BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI NGUYỄN KHẮC SĨ XÁC ĐỊNH TỔN THẤT CƠ GIỚI TRONG ĐỘNG CƠ VÀ CÁC BIỆN PHÁP GIẢM THIỂU Chuyên ngành: KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC Mã đề tài: CKĐL- HY33 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC Người hướng dẫn: GS.TS Phạm Minh Tuấn HÀ NỘI - 2014 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan kết nghiên cứu luận văn riêng hồn tồn trung thực chưa cơng bố cơng trình khác! Hà Nội, tháng 03 năm 2014 Học viên Nguyễn Khắc Sĩ LỜI CẢM ƠN Với tư cách tác giả luận văn này, xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến GS Phạm Minh Tuấn, người có tạo điều kiện có góp ý hữu ích mặt chun mơn để tơi hồn thành luận văn Đồng thời xin trân trọng cảm ơn thầy cô môn Động đốt Phịng thí nghiệm Động đốt – Viện Cơ khí Động lực, Viện Đào tạo Sau đại học giúp đỡ sở vật chất suốt thời gian học tập làm luận văn Cuối cùng, xin gửi lời cảm ơn chân thành đến gia đình bạn bè, người động viên chia sẻ với nhiều suốt thời gian học tập làm luận văn Học viên Nguyễn Khắc Sĩ MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN LỜI CẢM ƠN DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, BẢNG MỞ ĐẦU CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ TỔN THẤT CƠ GIỚI TRONG ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG .3 1.1 Khái niệm chung tổn thất giới 1.2 Các thành phần tổn thất giới 1.2.1 Công bơm 1.2.2 Tổn hao ma sát 1.2.2.1 Tổn hao giới nhóm piston 1.2.2.2 Tổn hao ma sát ổ trục khuỷu 16 1.2.2.3 Tổn hao ma sát cấu phối khí 19 1.2.2.4 Công suất cần thiết dẫn động cấu phụ 21 1.3 Ảnh hưởng tổn thất giới đến tính kinh tế - kỹ thuật động cơ23 1.3.1 Động xăng 23 1.3.2 Động diesel 26 CHƯƠNG II CÁC PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH TỔN THẤT CƠ GIỚI VÀ GIẢM THIỂU TỔN THẤT CƠ GIỚI .28 2.1 Các phương pháp xác định tổn thất giới 28 2.1.1 Phương pháp kéo 28 2.1.2 Phương pháp ngoại suy theo tiêu chuẩn nhiên liệu không tải 29 2.1.3 Phương pháp hãm tự 30 2.1.4 Phương pháp tắt xy lanh 31 2.1.5 Phương pháp phân tích đồ thị công 32 2.2 Các phương pháp giảm tổn thất giới 35 2.2.1 Giảm tổn thất ma sát 35 2.2.2 Giảm công suất tiêu thụ trang thiết bị phụ 39 2.3 Tối ưu hóa q trình nạp thải 40 CHƯƠNG III XÁC ĐỊNH TỔN THẤT CƠ GIỚI ĐỘNG CƠ DIESEL D243 BẰNG PHÂN TÍCH ĐỒ THỊ CƠNG 51 3.1 Xây dựng thí nghiệm 51 3.1.1 Trang thiết bị, băng thử 51 3.1.1.1 Phanh điện APA 100 53 3.1.1.2 Thiết bị làm mát dầu bôi trơn AVL 554 55 3.1.1.3 Thiết bị làm mát nước AVL 553 56 3.1.1.4 Bộ ổn định nhiệt độ nhiên liệu AVL 753 57 3.1.1.5 Bộ điều khiển tay ga THA 100 59 3.1.1.6 Thiết bị đo tiêu hao nhiên liệu AVL Fuel Balance 733S 60 3.1.1.7 Đo lượng khơng khí nạp vào động 62 3.1.1.8 Cảm biến đo áp suất xylanh 65 3.1.1.9 Thiết bị xác định vị trí trục khuỷu ………………………………66 3.1.2 Động D243 66 3.1.2.1 Cơ cấu biên tay quay cấu phân phối khí 68 3.1.2.2 Hệ thống bôi trơn động 68 3.1.2.3 Hệ thống làm mát động 69 3.1.2.4 Hệ thống cung cấp nhiên liệu 70 3.1.3 Điều kiện lấy đặc tính ngồi 71 3.1.4 Quy trình thí nghiệm 71 3.1.4.1 Khởi động hệ thống phụ trợ 71 3.1.4.2 Khởi động Puma 72 3.1.4.3 Vận hành băng thử 72 3.2 Kết thảo luận 73 KẾT LUẬN 78 TÀI LIỆU THAM KHẢO 79 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, BẢNG Hình 1.1 So sánh thành phần tổn hao giới Hình 1.2 Đồ thị công động kỳ Hình 1.3 Phần cơng tổn thất đường nạp tổn thất dịng qua xupáp động xăng hoạt động bình thường Hình 1.4 Mức độ tổn thất đường nạp tổn thất bơm tính theo % Hình 1.5 Kết cấu tên phần nhóm piston-xécmăng Hình 1.6 Sơ đồ phân bố áp suất màng dầu bôi trơn xung quanh xécmăng khí hành trình giãn nở 12 Hình 1.7 Chiều dày màng dầu xécmăng khí thành xylanh động diesel phun trực tiếp 13 Hình 1.8 Lực ma sát đo thành xylanh động diesel xylanh phun trực tiếp 14 Hình 1.9 Sơ đồ ổ trục bơi trơn thủy động 16 Hình 1.10 Tải trọng tác dụng lên ổ trục sơ đồ độ lệch tâm trục 17 Hình 1.11 Các kiểu cấu phối khí 19 Hình 1.12 Tổn hao cấu phân phối khí 20 Hình 1.13 Cơ cấu phối khí có tổn thất nhỏ 21 Động xylanh dung tích 5,7 lít 23 Hình 1.14 Cơng suất cần thiết để dẫn động quạt gió, máy phát bơm trợ lực lái 23 Hình 1.15 Áp suất tổn hao giới trung bình điều kiện động quay không mở hết bướm ga nhiều loại động xăng xylanh 24 Hình 1.16 Hiệu suất khí m tỷ số tổn hao bơm tổng tổn hao giới theo chế độ tải tốc độ động xăng 24 Hình 1.17 Quan hệ áp suất tổn hao bơm trung bình (pmep), áp suất tổn hao ma sát trung bình (rfmep) chế độ tải động xăng xylanh 25 Hình 1.18 Quan hệ áp suất tổn hao giới trung bình tốc độ với nhiều loại động diesel phun trực tiếp gián tiếp 25 Hình 1.19 Quan hệ áp suất tổn hao giới trung bình tốc độ động diesel cỡ nhỏ phun gián tiếp, buồng cháy xoáy lốc 27 Hình 1.20 Quan hệ áp suất bơm trung bình tốc độ trượt trung bình nhiều loại động diesel không tăng áp 27 Hình 2.1 Phương pháp đường Wilians để xác định áp suất tổn hao giới 29 trung bình 29 Hình 2.2 Xác định pm ngoại suy tiêu thụ nhiên liệu khơng tải 30 Hình 2.3 Xác định gia tốc hãm tự 31 Hình 2.4 Tổng áp suất tổn hao giới theo chế độ tải động xăng xylanh 34 Hình 2.5 Tổn hao ma sát tổn hao dẫn động cấu phụ động diesel xylanh chế độ động quay không chế độ động làm việc 35 Hình 2.6 Sơ đồ bôi trơn ổ trượt bề mặt trụ phẳng 36 Hình 2.7 Đồ thị Stribeck ổ trục 37 Hình 2.8 Bơi trơn tới hạn hai bề mặt chuyển động tương 37 Hình 2.9 Cơng suất cần thiết để dẫn động quạt gió, máy phát bơm trợ lực lái 40 Hình 2.10 Quá trình nạp thải động đánh lửa cưỡng chu trình kỳ 42 Hình2.11 Quá trình nạp thải động cơchu trình kì tăng áp 43 Hình2.12 Tổn thất áp suất hệ thống nạp động đánh lửa cưỡng bốn kỳ xác định theo trạng thái dòng chảy liên tục 44 Hình 2.13 Áp suất xu páp thải hàm số tải trọng tốc độ 45 Hình2.14 Áp suất tức thời xu páp nạp thải động đánh lửa cưỡng bốn xi lanh chu trình bốn kỳ, thời điểm bướm ga mở rộng 46 Hình 2.15 Hệ số nạp theo tốc độ trung bình 48 Hình 2.16 Ảnh hưởng yếu tố khác tới hệ số nạp 48 Hình 2.17 Ảnh hưởng chiều dài đội xupáp nạp đến hiệu suất nạp theo tốc độ 50 Hình 3.1 Sơ đồ kết nối thiết bị hệ thống băng thử 51 Hình 3.2 Sơ đồ phịng thử động lực học 52 Hình 3.3 Phanh điện APA 100 53 Hình 3.4 Đặc tính phanh chế độ máy phát 54 Hình 3.5 Đặc tính phanh chế độ động điện 54 Hình 3.6 Sơ đồ khối thiết bị làm mát dầu bôi trơn AVL 554 55 Hình 3.7 Sơ đồ nguyên lý thiết bị làm mát dầu bôi trơn AVL 554 56 Hình 3.8 Sơ đồ khối thiết bị làm mát nước làm mát động AVL 553 56 Hình 3.9 Sơ đồ nguyên lý thiết bị làm mát nước AVL 553 57 Hình 3.10 Hệ thống ổn định nhiệt độ nhiên liệu AVL 753 58 Hình 3.11 Sơ đồ nguyên lý hệ thống làm mát nhiên liệu 59 Hình 3.12 Hệ thống điều khiển tay ga THA 100 60 Hình 3.13 Hệ thống đo tiêu thụ nhiên liệu AVL 733S 60 Hình 3.14 Sơ đồ nguyên lý hệ thống đo tiêu thụ nhiên liệu AVL 733S 61 Hình 3.15 Sơ đồ đấu nối thiết bị đo tiêu thụ nhiên liệu với động Puma 62 Hình 3.16 Cấu tạo cảm biến đo lưu lượng khí nạp 63 Hình 3.17 Sơ đồ nguyên lý làm việc cảm biến đo lưu lượng khí nạp 63 Hình 3.18 Màn hình hiển thị kết đo lưu lượng khí nạp 64 Hình 3.19 Nguyên lý làm việc cảm biến áp điện 65 Hình 3.20 Mặt cắt cảm biến áp điện 65 Hình 3.21 Sơ đồ lắp đặt thiết bị xác định vị trí góc quay trục khuỷu ………… 66 Hình 3.22 Sơ đồ hệ thống bôi trơn động D243 69 Hình 3.23 Sơ đồ quy trình thí nghiệm 71 Hình 3.24 Sơ đồ kết nối thiết bị Puma 72 Hình 3.25 Diễn biến áp suất xilanh tốc độ 1600v/ph 73 Hình 3.26 Diễn biến áp suất xilanh tốc độ 2200v/ph 74 Hình 3.27 Cơng suất tổn hao giới theo tốc độ động 76 Hình 3.28 Áp suất tổn hao giới theo tốc độ trung bình piston 77 BẢNG Bảng 3-1 Thông số động diesel D243 67 Bảng 3-2 Bảng so sánh công suất tổn thất xác định theo phương pháp 75 Bảng 3-3 Áp suất tổn thất giới xác định theo phương pháp khác 76 MỞ ĐẦU Kể từ phát minh vào cuối kỷ XIX nay, động đốt (ĐCĐT) đóng vai trị quan trọng phát triển xã hội.ĐCĐT nguồn cung cấp lượng cho phương tiện giao thông vận tải (GTVT), tàu thuỷ, máy xây dựng, máy nông nghiệp số ứng dụng khác công nghiệp.ĐCĐT tiêu thụ lượng lớn nhiên liệu để sản sinh cơng suất thơng qua q trình chuyển hố nhiệt thành năng.Ngay từ phát minh, động chia thành hai loại Động đánh lửa (động xăng) động cháy nén (động diesel) Trong trình động làm việc cần có biện pháp nâng cao hiệu suất động đốt giảm tổn thất giới.Công tổn thất giới chênh lệch công khí cháy sinh đỉnh piston cơng có ích truyền tới bánh đà Cùng với tổn thất nhiệt, tổn thất giới tổn thất động cơ, làm giảm cơng suất, tăng tiêu hao nhiên liệu Vì nghiên cứu giảm tổn thất giới nhiệm vụ quan trọng nghiên cứu phát triển (R-D) Đánh giá hiệu R-D phải đo tổn thất động cơ, chất lượng sửa chữa tốt ma sát nhỏ, khâu khớp trơn tru, tức tổn thất giới nhỏ, đánh giá chất lượng sửa chữa phải xác định tổn thất giới Động diesel D234 công ty Diesel Sông Công chế tạo sử dụng phổ biến Việt Nam máy kéo có tàu thuỷ Nhiều đề tài nghiên cứu – phát triển tiến hành để cải tiến động nhằm tăng công suất giảm tiêu hao nhiên liệu.Để đánh giá hiệu hướng trình nghiên cứu – phát triển cần phải xác định tổn thất giới động Vì vậy, học viên chọn đề tài “ Xác định tổn thất giới động biện pháp giảm thiểu” áp dụng cho ví dụ động D243 làm luận văn Thạc sĩ Phương pháp nghiên cứu: nghiên cứu thực nghiệm xác định tổn thất giới phương pháp phân tích đồ thị cơng so sánh với phương pháp kéo động Phạm vi nghiên cứu: Nghiên cứu động diesel D243 phịng thí nghiệm Động đốt trong, Viện Cơ khí Động lực Trường Đại học Bách khoa Hà Nội Nội dung luận văn gồm chương: Chương I: Tổng quan tổn tthất giới động đốt Chương II:Các phương pháp xác định tổn thất giới giảm thiểu tổn thất giới Chương III: Xác định tổn thất giới động diesel D243 phân tích đồ thị cơng 3.1.1.8 Cảm biến đo áp suất xylanh Cảm biến đo áp suất xylanh sử dụng nghiên cứu loại cảm biến áp điện Nguyên lý hoạt động sau: chịu tác dụng lực theo hướng xác định thạch anh bị biến dạng hai mặt xuất điện tích trái dấu, hiệu điện hai cực tỷ lệ với lực tác dụng Hình 3.19 Lực tác dụng Điện áp Tấm thạch anh Lực tác dụng Hình 3.19.Nguyên lý làm việc cảm biến áp điện Mặt cắt cảm biến áp điện thể hình 3.20 Hình 3.20.Mặt cắt cảm biến áp điện 65 3.1.1.9 Thiết bị xác định vị trí trục khuỷu Hình 3.21 Sơ đồ lắp đặt thiết bị xác định vị trí góc quay trục khuỷu Angle Encoder 346C Thiết bị chuyển đổi giá trị góc quay từ tín hiệu tương tự sang tín hiệu số tín hiệu điện Thiết bị có đĩa quay đánh 720 dấu tương ứng với 720 độ góc quay trục khuỷu, dấu nhận biết vị trí đầu quang học Khi sử dụng thiết bị để lấy giá trị vị trí góc quay trục khuỷu kết hợp với giá trị đo áp suất xylanh để xây dựng đồ thị p-α, cần xác định xác vị trí tương ứng với piston điểm chết hành trình cháy giãn nở định nghĩa vị trí máy tính Một số thông số kỹ thuật Angle Encoder 346C sau: Dải tốc độ làm việc; 10-15000 vòng/phút Nhiệt độ môi trường làm việc cho phép: -30 đến 700C Thời gian cần bảo dưỡng: 10 triệu vòng quay chế độ dao động lớn Tải trọng chịu lớn nhất: 530-630g 66 3.1.2 Động D243 Động D243 động Diesel Sông Công sản xuất Với cơng suất 80 mã lực, số vịng quay định mức 2200(vòng/phút), động D243 dùng chủ yếu để lắp đặt máy kéo tiến hành thử nghiệm băng thử động nhiều xi lanh Các thơng số động cho bảng 3-1 Bảng 3-1 Thông số động diesel D243 Tên động Diesel D243 Kiểu động kỳ , không tăng áp , làm mát chất lỏng Kiểu buồng cháy Buồng cháy thống Số xylanh Đường kính Hành trình 110mm x 125mm Thể tích cơng tác 4,75 lít Tỷ số nén 16 Cơng suất định mức / vịng quay 58kW/2200 vịng/phút Mơmen lớn / vòng quay 298Nm/1600 vòng/phút Tiêu hao nhiên liệu nhỏ 235g/kWh Kiểu bơm cao áp Cơ khí, hàng Thứ tự nổ 1-3-4-2 Góc mở sớm xupáp nạp 100 Góc đóng muộn xupáp nạp 460 Góc mở sớm xupáp thải 560 Góc đóng muộn xupáp thải 100 Khối lượng truyền 3,9kg Khối lượng piston 2,2kg Chiều dài truyền 230mm 67 3.1.2.1 Cơ cấu biêntay quay cấu phân phối khí Buồng cháy động buồng cháy thống nhất, đỉnh piston khoét lõm xuống dạng , có xéc măng xécmăng dầu Thân truyền có tiết diện chữ I, đầu nhỏ có khoan lỗ hứng dầu bôi trơn, mặt lắp ghép nửa Trục khuỷu có số cổ khuỷu lớn số chốt khuỷu 1, trục có lỗ khoan xiên dẫn dầu bôi trơn, chốt khuỷu làm rỗng Đối trọng bắt lên má đầu, cuối bulông để giảm tải cho cổ giữa.Bánh đà bắt trực tiếp lên trục khuỷu Cơ cấu phân phối khí loại xupáp gồm chi tiết: Xupáp, đòn bẩy, đũa đẩy, đội, cam Cả hai xupap nạp thải chế tạo thép cromniken, đường kính đĩa xupáp nạp lớn xupáp xả để bảo đảm nạp đầy, mặt vát xupap phủ lớp hợp kim cứng Đầu trục cam bắt bánh để dẫn động từ trục khuỷu Để đội mịn điểm lăn cam đội không trùng với trục tâm đội đáy đội có độ lồi nhỏ, cam có độ nhỏ nên đội xoay quanh trục 3.1.2.2 Hệ thống bơi trơn động Nguyên lý làm việc hệ thống bơi trơn Động D243 sau.Hình 3.21 Từ đáy cácte 1, qua lưới lọc dầu 5, dầu bơm hút vào theo ống dẫn 4, rãnh thẳng đứng 31 khối động đẩy vào bình lọc dầu li tâm 37 Dầu theo ống 25 vào két làm mát 24, làm mát theo ống 26 đẩy vào rãnh vách ngăn khối động Ở dòng dầu phân nhánh, phần theo rãnh nghiêng vào bơi trơn cho gối đỡ giữa, cịn dịng dầu vào rãnh dọc 13 gọi mạch dầu Từ mạch dầu này, theo rãnh khoan vách ngăn thành khối động cơ, dầu vào gối đỡ cịn lại Từ rãnh vòng nửa bạc gối đỡ qua rãnh khoan ngang cổ rãnh khoan má khuỷu, dầu vào hốc 11 cổ biên, sau lọc ly tâm lần thứ 2, dầu theo ống 12 đến bơi trơn cho bạc lót đầu to truyền Một phần dầu từ gối đỡ trước, sau qua rãnh khoan nửa bạc theo rãnh xiên khối động bôi trơn cho cổ tựa tương ứng trục phân phối Khi trục cam quay, vào thời điểm rãnh khoan 21 cổ sau trùng với lỗ khoan bạc, dầu đẩy mạch,tống vào rãnh 18 68 khối động rãnh 17 nắp xi lanh, vào ống dẫn 16 vào khoang 15 trục địn bẩy qua rãnh khoan hướng kính trục, dầu vào khe hở trục đòn bẩy Dầu theo rãnh 27 địn bẩy bơi trơn cho mặt làm việc vít điều chỉnh cần đẩy Sau dầu theo cần đẩy qua rãnh khoan 20 đội chảy đáy cácte sau bôi trơn cho bề mặt làm việc đội cam Từ rãnh 10, phần dầu phân nhánh vào rãnh khoan trục bánh trung gian để bôi trơn bạc trục, vào rãnh 28 bôi trơn bạc bánh truyền động bơm cao áp, áp suất mạch dầu kiểm tra áp kế 30 Dầu vung lên chi tiết chuyển động tạo nên sương mù dầu đọng bề mặt xi lanh, piston, đội chi tiết khác để bôi trơn chúng.Dầu vào lỗi khoan đầu nhỏ biên bôi trơn chốt piston.Dầu từ chi tiết chảy xuống đọng lại đáy cácte Hình 3.22 Sơ đồ hệ thống bôi trơn động D243 3.1.2.3 Hệ thống làm mát động Khi khởi động động đề cho máy nổ hệ thống làm mát xảy lưu thơng xiphơng nhiệt Nước nóng áo nước động khởi động dâng lên theo ống dẫn áo nước nắp xi lanh, qua ống trở áo nước ống khởi động 69 Khi động diesel làm việc quay tay động khởi động hệ thống xảy lưu thông cưỡng nước Bơm nước đẩy nước qua rãnh phân phối vào lỗ làm mát động diesel Từ nắp khối động nước vào van nhiệt Nếu nhiệt độ nước 700C nước khơng qua két làm mát mà theo đường ống vào khoang hút bơm nước đẩy vào áo nước động nóng nhanh Nếu nhiệt độ cao 700C, phần nước qua ống dẫn đến két làm mát làm mát vào ống hút bơm nước Ở nhiệt độ 83 0C trở lên toàn nước qua két làm mát Van nhiệt hoạt động dựa co giãn ống đàn hồi bay hay ngưng tụ chất lỏng làm thay đổi áp suất ống nhiệt độ nước thay đổi, làm đóng mở cửa đường nước Cánh quạt bơm nước làm thành cụm chung bắt vào thành trước khối động cơ,nhận truyền động từ puli trục khuỷu qua đai truyền hình thang Cấu trúc áo nước khối nắp xi lanh bảo đảm làm mát tốt phần nóng làm giảm ứng suất nhiệt chi tiết Rãnh phân phối nước bố trí để nước từ lỗ bơm đẩy vào đó, có hiệu vành đai ống xi lanh, phần tốc độ lưu thông giảm Nhờ có gân lồi thành bên trái khối động cơ, xilanh bao quanh lớp nước có chiều dày tạo điều kiện làm mát khắp Nước theo rãnh vào áo nước nắp xi lanh, rãnh hứng dòng nước đến đoạn nối đế xupáp chịu nóng đến cốc đồng vịi phun ngăn ổ phun bị nóng có nhiều muội than 3.1.2.4 Hệ thống cung cấp nhiên liệu Hệ thống cung cấp nhiên liệu có nhiệm vụ cung cấp khơng khí nhiên liệu lọc vào xi lanh động chuẩn bị hỗn hợp làm việc Nhiên liệu cung cấp cho xi lanh có số lượng (phụ thuộc vào tải trọng động cơ) Vào thời điểm quy định, xác, áp suất cao cần thiết để phun tơi nhiên liệu Khơng khí từ ngồi trời qua bình lọc vào đường nạp qua xupáp nạp vào xilanh động Nhiên liệu thùng qua bình lọc thô, bơm thấp áp hút nhiên 70 liệu lọc từ bình lọc thơ đẩy nhiên liệu áp suất khơng lớn qua bình lọc tinh vào bơm cao áp Nhiên liệu bơm cao áp cung cấp cho vòi phun áp suất cao phun vào xi lanh động dạng tơi bụi sương mù, nhiên liệu thừa theo ống dẫn trở bình chứa Lượng nhiên liệu bơm cao áp cung cấp cho chu kỳ, điều chỉnh tự động với điều tốc 3.1.3 Điều kiện lấy đặc tính Cho động làm việc băng thử chế độ làm việc xác định Các thông số điều chỉnh nhiệt độ làm mát, nhiệt độ dầu bôi trơn xác lập giá trị thực tế vận hành Đường đặc tính ngồi: tải 100% tốc độ động 1000vòng/ phút đến 2200vòng/phút Trước tiến hành đo đạc động chạy ổn định tới nhiệt độ nước đạt 850C, nhiệt độ dầu đạt 700C 3.1.4 Quy trình thí nghiệm Thực bước thí nghiệm, theo sơ đồ quy trình thí nghiệm sau: Khởi động hệ thống phụ trợ Khởi động Puma Khởi động băng thử, giữ tải vị trí cố địnhvà tăng dần tốc độ Tiến hành thí nghiệm ghi kết Vẽ đồ thị: Nhận xét kết luận Hình 3.23 Sơ đồ quy trình thí nghiệm 3.1.4.1 Khởi động hệ thống phụ trợ Trước tiến hành thí nghiệm ta phải khởi động hệ thống phụ trợ theo thứ tự sau: 71 - Hệ thống chiếu sáng - Hệ thống thông gió - Hệ thống cung cấp nước lên tháp chứa - Hệ thống cung cấp nhiên liệu lên bể chứa nhiên liệu 3.1.4.2 Khởi động Puma Puma thiết bị điều khiển để vận hành băng thử Puma gồm phần: - Phần cứng gồm thiết bị để kết nối chuyển đổi tín hiệu từ thiết bị, để điều khiển hoạt động thiết bị nói Hình 3.24.Sơ đồ kết nối thiết bị Puma - Phần mềm điều khiển: Giống hệ điều hành, người vận hành tác động vào phần mềm để điều khiển hoạt động băng thử Để thực thí nghiệm, cần quan tâm đến phần mềm điều khiển thao tác cần thiết để tác động vào phần mềm để có kết thí nghiệm xác 3.1.4.3 Vận hành băng thử Trước để thực phép đo ta phải khởi động băng thử cho động chạy chế độ không tải, sau thực bước để làm ấm thiết bị băng thử (Warm up) để đảm bảo an toàn cho thiết bị hệ thống băng thử 72 Đầu tiên dùng tay điều khiển ấn núm ngồi EMCON để tăng dần số vịng quay phanh điện sau khởi động động (lúc động chạy chế độ không tải) Trên hình Manual Puma ta chọn biểu tương Measurement Window, sau nhấn chuột vào Warm up Step Warm up lúc băng thử thực trình Warm up Quá trình Warm up1 thực với số vòng quay động 1800 (vịng/phút) mơmen 60Nm nhiệt độ dầu bôi trơn đạt 600C Sau chạy Warm up1 song ta chuyển sang chế độ Warm up với tốc độ 1800 (vịng/phút) mơmen đạt 80Nm nhiệt độ dầu bôi trơn đạt 900C Thời gian tối đa cho bước chạy 600 giây Sau chạy ấm máy ta cho chạy chế độ toàn tải thời gian ngắn trước chuyển chế độ chạy chờ nguội (1500 vịng/phút mơmen 10Nm) sau dừng động Để thực thí nghiệm ta lại khởi động động tiến hành thay đổi tốc độ, tải mômen núm điều chỉnh EMCON để thay đổi chế độ làm việc tương ứng với yêu cầu thí nghiệm đặt 3.2 Kết thảo luận Áp suất xylanh chế độ 100% tải, tốc độ thay đổi từ 1000 vòng/phút đến 2200 vòng/phút đo theo góc quay trục khuỷu Diễn biến áp suất xylanh chế độ 1600 v/phút thể Hình 3.24 80 p_xylanh_ 1600 v/ph 60 40 20 0 180 360 540 720 Hình 3.25 Diễn biến áp suất xilanh tốc độ 1600v/ph 73 - Diễn biến áp suất xylanh chế độ 2200 v/phút thể Hình 3.25 80 70 60 50 40 30 20 10 p_xylanh_ 2200 v/ph 180 360 540 720 Hình 3.26 Diễn biến áp suất xilanh tốc độ 2200v/ph Với giá trị áp suất đo được, áp dụng công thức 2.6 để tính áp suất thị trung bình pi Áp dụng cơng thức 1.6 để tính cơng suất thị trung bình Ni Cơng suất có ích Ne xác định băng thử Hiệu số Ni Ne cho biết công suất tổn thất giới Nm Mặt khác, sử dụng động điện để kéo động đốt xác định công tổn thất giới theo phương pháp kéo Ngồi sử dụng công thức kinh nghiệm để xác định tổn hao giới Bảng 3-2 3-3 thể giá trị cơng suất thị, cơng suất có ích công suất tổn hao giới xác định theo phương pháp khác 74 Bảng 3-2 Bảng so sánh công suất tổn thất xác định theo phương pháp Tốc TT độ (v/ph) Công suất thị (kW) Công suất có ích (kW) Cơng suất tổn thất giới (kW) Công suất tổn thất giới theo công thức kinh nghiệm(21÷2-4) So sánh kết tính tổn thất giới (%) Công suất tổn thất giới đo phương pháp kéo So sánh kết tính tổn thất giới (%) 1000 30,51 27,84 2,67 5,54 3,40 5,65 159,1 1100 32,88 31,30 1,58 6,31 4,87 6,45 299,2 1200 39,99 35,03 4,89 7,12 2,39 7,28 45,71 1300 44,36 38,60 5,76 7,97 2,43 8,19 38,40 1400 46,36 41,75 4,61 8,87 4,56 9,17 92,41 1500 50,93 45,03 5,91 9,80 4,43 10,34 95,76 1600 53,25 47,21 6,04 10,76 5,49 11,53 78,34 1700 56,55 49,18 7,37 11,77 5,56 12,93 59,67 1800 54,99 50,32 4,67 12,82 9,70 14,37 174,3 10 1900 58,06 50,69 7,37 13,91 8,16 15,53 88,73 11 2000 60,22 51,63 8,59 15,04 8,08 16,67 75,16 12 2100 63,62 53,22 10,40 16,21 7,96 18,36 55,87 13 2200 65,62 54,15 11,48 17,41 8,44 19,92 51,72 Kết cho thấy tổn hao giới động D243 tính theo cơng thức kinh nghiệm phù hợp với đo theo phương pháp kéo Tuy nhiên, tổn hao giới tính theo phương pháp đồ thị cơng thấp nhiều so với hai phương pháp Sự khác biệt mức độ xác phương pháp xác định tổn hao giới trình bày chương Tính tốn tốc độ trung bình piston theo cơngthức Cm= Sn/30 tính áp suất tổn thất giới theo công thức pm = Nm *30*/ (V h*i*n), giá trị trình bày bảng 3-3 Biến thiên công suất tổn hao giới theo tốc độ động thể hình 3.26 75 Hình 3.27 Cơng suất tổn hao giới theo tốc độ động Bảng 3-3 Áp suất tổn thất giới xác định theo phương pháp khác Tốc độ TT trung bình piston Cm (m/s) Áp suất tổn thất giới theo phương pháp phân tích đồ thị Áp suất tổn thất giới theo công thức kinh nghiệm (MPa) công(MPa) Áp suất tổn thất giới theo phương pháp kéo (MPa) 4,17 0,067 0,140 0,143 4,58 0,036 0,145 0,148 5,00 0,103 0,150 0,153 5,42 0,112 0,155 0,159 5,83 0,083 0,160 0,165 6,25 0,100 0,165 0,174 6,67 0,095 0,170 0,182 7,08 0,110 0,175 0,192 7,50 0,066 0,180 0,202 10 7,92 0,098 0,185 0,207 11 8,33 0,109 0,190 0,211 12 8,75 0,125 0,195 0,221 13 9,17 0,132 0,200 0,229 76 Các giá trị pm theo tốc độ trung bình piston Cmđược thể hình 3.27 Hình 3.28 Áp suất tổn hao giới theo tốc độ trung bình piston Lấy hàm xấp xỉ kết áp suất tổn hao giới theo phương pháp phân tích đồ thị cơng, ta có quan hệ tuyến tính sau: pm = 0,026 + 0,010 x Cm Sử dụng hàm số xác định tổn thất giới động diesel D243 tốc độ khác điều kiện vận hành thực tế 100% tải 77 KẾT LUẬN Đề tài thực xác định tổn thất giới động diesel D243 100% tải tốc độ động thay đổi phương pháp phân tích đồ thị cơng kết hợp với đo cơng suất có ích động băng thử Đây phương pháp cho kết xác phản ánh điều kiện làm việc thực tế động Quan hệ hàm số áp suất tổn thất giới tốc độ trung bình piston đề xuất đề tài sử dụng mơ hình mơ nghiên cứu động diesel D243 Đồng thời kết sử dụng cho động diesel cỡ tài liệu tham khảo hữu ích nghiên cứu phát triển động nói chung 78 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Nguyễn Tất Tiến Nguyên lý động đốt NXB Giáo dục 2000 [2] Phạm Minh Tuấn Lý thuyết động đốt NXB KH – KT 2008 [2] Phạm Minh Tuấn, Phạm Hữu Tuyến, Nguyễn Thếa Trực Nghiên cứu xác định tổn thất giới động diesel D243 phương pháp phân tích đồ thị cơng Tạp chí “ Tuyển tập Hội nghị Cơ khí tồn quốc lần thứ Tháng /2013’’ Nhà xuất Khoa học kỹ thuật [3] John Heywood Fundamental of ICE McGraw – Hill Book Company, Singapore 2002 79 ... hao giới (1-25) 27 CHƯƠNG II CÁC PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH TỔN THẤT CƠ GIỚI VÀ GIẢM THIỂU TỔN THẤT CƠ GIỚI 2.1 Các phương pháp xác định tổn thất giới Một phương pháp xác định xác tổn hao giới động. .. quan tổn tthất giới động đốt Chương II :Các phương pháp xác định tổn thất giới giảm thiểu tổn thất giới Chương III: Xác định tổn thất giới động diesel D243 phân tích đồ thị cơng CHƯƠNG I TỔNG... tổn thất giới đến tính kinh tế - kỹ thuật động cơ2 3 1.3.1 Động xăng 23 1.3.2 Động diesel 26 CHƯƠNG II CÁC PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH TỔN THẤT CƠ GIỚI VÀ GIẢM THIỂU TỔN THẤT CƠ GIỚI