Luận án Nghiên cứu cải tiến quy luật cung cấp nhiên liệu cho động cơ diesel khi cường hóa bằng tăng áp

độ phun ở các chế 
độ tốc độ khác nhau của trục cam bơm cao áp (tốc độ trục khuỷu) để so sánh 
cam nguyên thủy và cam cải tiến đã lựa chọn. 
 - Đã xây dựng mô hình tính chu trình công tác của động cơ bằng phần 
mềm mô phỏng chuyên dụng GT-Power sử dụng mô hình cháy DI- Jet cho 
phép khảo sát ảnh hưởng của quy luật cung cấp nhiên liệu đến động học chu 
trình công tác của động cơ B6 tăng áp (diễn biến các đặc tính của chu trình), 
các thông số phản ánh tính hiệu quả, tính kinh tế năng lượng của động cơ với 
kết quả chính xác và tin cậy. 
 - Các kết quả khảo sát cho thấy với quy luật cung cấp nhiên liệu cải tiến 
nhiệt độ khí thải, tính kinh tế năng lượng của động cơ được cải thiện rõ rệt. 
Tốc độ truyền nhiệt ra thành vách khi sử dụng biên dang cam BCA cao và tập 
trung hơn. 
 102 
 Chương 4 
 NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM 
4.1. Mục đích và phương pháp nghiên cứu thực nghiệm 
 4.1.1. Mục đích thực nghiệm 
 Mục tiêu của luận án là nghiên cứu khả năng sử dụng hệ thống cung cấp 
nhiên liệu của động cơ cơ sở không tăng áp cho động cơ cùng loại sau khi 
được cường hóa bằng tăng áp để tăng công suất mà không cần thay đổi các 
thông số kết cấu của bơm cao áp và vòi phun bằng cách lựa chọn biên dạng 
cam BCA mới có tốc độ của pít tông bơm lớn hơn thay thế biên dạng cam cơ 
sở. Việc xác định biên dạng cam BCA khi biết trước QLCCNL là không thực 
hiện được (vì QLCCNL chỉ là điều kiện biên đối với bài toán mục tiêu ngược 
này mà thôi). Do vậy đề tài thực hiện lựa chọn loại biên dạng cam có tốc độ 
cao hơn (cam 3 cung với 1 cung lõm và 2 cung lồi), tính toán lựa chọn thông 
số biên dạng bảo đảm yêu cầu đặt ra. 
 Việc tính toán lựa chọn biên dạng cam bơm cao áp mới được tính toán 
thông qua các phần mềm mô phỏng GT-Fuel cho kết quả chính xác và tin cậy. 
Tuy nhiên việc tính toán còn có những điều kiện biên, những thông số khó 
xác định thường được lấy mặc định theo khuyến cáo trong phần mềm mô 
phỏng hoặc tra cứu trong các tài liệu kỹ thuật. Do đó cần tiến hành thực 
nghiệm nhằm kiểm chứng các kết quả tính toán mô phỏng bằng kết quả đo 
thực tế, từ đó đưa ra kết luận về tính chính xác và phạm vi ứng dụng của các 
kết quả đó. 
 Trước tiên, việc thực nghiệm cần phải chứng minh khả năng chế tạo 
trục cam mới có biên dạng như tính toán là hoàn toàn có thể thực hiện được, 
bảo đảm độ chính xác và các yêu cầu kĩ thuật đồng thời sử dụng được trục 
cam đã gia công trong các quá trình thử nghiệm tiếp theo. 
 Kết quả đo đạc trong thực nghiệm nhằm kiểm chứng mô hình tính và 
kết quả lựa chọn biên dạng cam bao gồm: So sánh độ đồng đều lượng nhiên 
liệu cấp cho chu trình ở các phân bơm, áp suất trong khoang vòi phun (thường 
 103 
được đo thông qua áp suất của đường ống cao áp của hệ thống nhiên liệu) khi 
sử dụng cam nguyên bản với cam mới. 
 Sử dụng các kết quả thực nghiệm làm thông số đầu vào và điều kiện 
biên cho việc tính toán mô phỏng các chỉ tiêu công tác của động cơ. 
 4.1.2. Nội dung và phương pháp thực nghiệm 
 Để thực hiện được các mục tiêu trên cần thực hiện các nội dung thực 
nghiệm sau: 
 1- Trước hết phải thực hiện gia công chế tạo một trục cam bơm cao áp 
mới với kích thước cơ sở giống với trục cam nguyên bản nhưng có biên dạng 
cam mới theo phương án đã chọn. Công việc này được thực hiện bằng 
phương pháp gia công trên máy CNC tại xưởng cơ khí trường Đại học công 
nghệ giao thông vận tải. 
 2- Tiến hành kiểm tra chi tiết trục cam mới chế tạo bảo đảm yêu cầu về 
kích thước hình học nhằm đáp ứng khả năng thay thế lắp ráp vào bơm cao áp 
HK-10. Công việc này được tiến hành bằng máy quét vật thể 3D và được 
kiểm tra so sánh với bản vẽ thiết kế bằng phần mềm chuyên dụng. 
 3- Thực nghiệm đo đạc kiểm tra lượng cung cấp nhiên liệu cho 1 chu 
trình trên bệ thử bơm cao áp. 
 4- Thực nghiệm đo gián tiếp quy luật cung cấp nhiên liệu thông qua 
việc đo diễn biến áp suất tại cuối đường ống cao áp bằng cảm biến và thiết bị 
đo chuyên dùng. 
4.2. Chế tạo trục cam mới cho bơm cao áp động cơ B6 tăng áp 
 4.2.1. Thiết kế bản vẽ chế tạo trục cam mới cho bơm cao áp 
 Trục cam tiến hành gia công có biên dạng cam mới dạng 3 cung (đã 
được lựa chọn khi tính toán bằng mô phỏng) với động học con đội và hình 
dạng cam đã được giới thiệu trên hình 3.8. Trục cam mới có kích thước 
chung, kích thước đường tròn cơ sở và độ nâng con đội không thay đổi so với 
trục cam cũ của bơm cao áp, chỉ thay đổi về biên dạng cam. Các kích thước 
 104 
của trục cam được lấy từ bản vẽ chế tạo trục cam nguyên bản và đo thực tế; 
Kích thước tọa độ biên dạng cam là tọa độ của độ nâng cam theo góc quay 
trục cam được xác định thông qua phần mềm GT-Fuel (được giới thiệu trên 
hình 3.8a và phụ lục 2). Góc đỉnh cam của cam mới trùng với góc đỉnh cam 
của cam cũ. 
 Bản vẽ chế tạo chi tiết trục cam được thiết lập bằng phần mềm thiết kế 
3D thông dụng Inventer. Hình vẽ 3D chi tiết trục cam mới của BCA động cơ 
B6TA được trình bày trên hình 4.1, bản vẽ chế tạo chi tiết được trình bày trên 
hình 4.2. 
 Hình 4.1. Bản vẽ chi tiết trục cam bơm cao áp cải tiến của động cơ B6TA 
 4.2.2. Tiến trình công nghệ chế tạo trục cam bơm cao áp mới 
 Việc gia công chi tiết dài dạng trục nói chung và trục cam nói riêng là 
phức tạp đòi hỏi độ chính xác cao thường được thực hiện bằng công cụ CAD-
CAM đặc biệt, tiến hành gia công trên máy CNC. 
 Phương án trước đây thường được áp dụng để gia công trục cam là chế 
tạo cam mẫu (có biên dạng tương tự) có kích thước bằng 4 lần kích thước 
biên dạng cam cần chế tạo trên máy CNC, sau đó gia công theo phương pháp 
chép hình. Điều đó dẫn đến thời gian gia công lâu và công nghệ chế tạo cam 
mẫu cũng rất phức tạp và tốn kém về kinh tế (đặc biệt khi sản xuất đơn chiếc). 
Trong luận án trình bày 1 phương án thực hành gia công trục cam bơm cao áp 
với biên dạng cam cải tiến, trong đó việc tạo hình biên dạng cam được thực 
hiện trên máy phay 5 trục DMU-50 với chương trình được lập trình sẵn. 
 ( Rz80 ) ( ) 
 64 271 ±0,15 
 255 ±0,5 
 210,5 ±0,5 
 151 ±0,5 
 4 120 ±0,5 
 ±0,8 ±0,5 
 60° 15 75,5 72 
 60° ±0,5 0,2
 30,5 ±0,25 
 1,5 ±0,25 A 
 ±0,8 ±0,8 ±0,8 ±0,8 19 
 B 15 10 15 15 R2 15 15 15 ±0,8 
 R1,5 R1,5 1,5
 0
 - - 
 1,5
 2 +0,16
 1 0,25 0,25 - 0,25 0,25 0,25 R1 
 0,5 0 0,50 
 0 5,4
 M18
 4,0 ,
 M14 ,
 ±0,5
 0,002
 ±0,5
 5 -
 +0,017
 5 -- 
 20 28
 30 27 30
 25
 28
 60° 11,5
60° 25
 15,5
  
   
 
 
  0,0,
 
 00 
 1 45° 
 0,25 47 0,25 2 45° 
 1:5 1:5 
 0,25 R1,5 0,2 45° 6 28 
 6 5 24 R1,5 R2 - 
 B 27,5 0 40 ±0,5 A 3 
 37 0 53 
 6 5 4 , 3 2 1 
 60° 60° 3 47 
 5 105
 3 
 A-A 
 B-B 
 54° 26,004 
 52° 25,975 5 
 50° 25,873 4 
 48° 25,689 
 46° 25,445 
 44° 24,822 
 ,4
 42° 23,677 4
 5
 40° 22,625 
 38° 21,734 
 36° 20,956 
 34° 20,273 
 32° 19,671 
 30° 19,138 
 28° 18,666 
 26° 18,248 
 24° 17,877 
 22° 17,548 
 20° 17,259 
 18° 17,005 Yêu cầu kỹ thuật: 
 16° 16,784 
 14°16,594 - Các bề mặt cam và bề mặt ổ đỡ tôi cao tần đạt độ cứng 5060 HRC, chiều sâu 25 mm, không được có 
 12° 16,432 
 10° 16,298 vết nứt tôi. Độ cứng phần còn lại đạt HB 207255. 
 8° 16,189 
 6° 16,106 
 4° 16,047 - Trên bề mặt các cổ trục và mặt cam không có vết xây xát, vết rạn, rỗ, nứt và các tạp chất phi kim loại. 
 2° 16,012 
 0° 16,000 - Độ đảo hướng kính đối với bề mặt cam so với bề mặt ổ đỡ 0,05 mm. 
 - Sai lệch đồng đều độ cam: 
 + Trên bề mặt phần biên dạng cam không lớn hơn 0,025 mm. 
 + Trên phần bề mặt tròn không lớn hơn 0,05 mm. 
 - Mài bóng các bề mặt cam đạt độ nhám Ra 0,25. 
 - Làm sạch ba via, làm cùn các cạnh sắc. 
 36° 
 32 
 BẢN VẼ THIẾT KẾ TRỤC CAM BƠM CAO ÁP ĐỘNG CƠ B6 
 S.đ Số lg Số tài liệu Chữ ký Ngày TRỤC CAM BƠM CAO ÁP 
 Người vẽ Phạm Hồng Sơn ĐỘNG CƠ B6 Dấu Khối lượng Tỷ lệ 
 Kiểm tra Hà Quang Minh 
 1:1 
 Tờ: Số tờ: 
 Thép 45 HỌC VIỆN KỸ THUẬT QUÂN SỰ 
 Bộ môn Động cơ - Khoa Động lực 
 Hình 4.2. Bản vẽ chi tiết trục cam BCA cải tiến động cơ B6TA 
 106 
 Quá trình chế tạo trục cam BCA sử dụng kết hợp gia công chi tiết trên 
máy CNC và máy thông thường để đạt độ chính xác và năng suất cao. Các 
bước tiến hành gia công được thực hiện như sau: 
 Nguyên công 1: Chuẩn bị phôi. 
 Phôi gia công chi tiết được chọn là phôi cán đường kính 55 mm, vật liệu là 
thép hợp kim 45. Cắt phôi kích thước 55x410 mm. 
 Nguyên công 2: Khỏa mặt, khoan tâm và tiện phôi đạt kích thước như 
Hình 4.3. 
 Thực hiện trên máy tiện vạn năng. Quá trình gia công các bề mặt A,B,C 
được thực hiện trên cùng 1 lần gá để tạo chuẩn gia công biên dạng cam. Mục 
đích: tạo mặt chuẩn tinh ở các bề mặt A, C; 2 lỗ tâm và giảm lượng dư khi gia 
công biên dạng cam trên máy CNC. 
 407±0.1 
 22.5 19 25.5 19 25.5 19 27 19 25.5 19 26.5 19 10 12 63.5 
 34
 
 44±0.02
 44±0.02
 
 
 B A 
 1 2 
 C 
 Hình 4.3. Sơ đồ bước tạo kích thước sơ bộ (1- chi tiết; 2- phôi). 
 Nguyên công 3: Phay biên dạng cam trên máy phay 5 trục DMU 50. 
 - Sơ đồ gá đặt được thể hiện như Hình 4.4: 
 Khu vực gia công 
 Mâm cặp 
 Mũi tâm 
 B A 
 Chốt tì đỡ 1 2 
 C 
 Hình 4.4. Sơ đồ phay biên dạng cam (1- chi tiết; 2- phôi). 
 107 
 Quá trình gia công biên dạng cam được thực hiện tự động sử dụng phần 
mềm CAD/CAM để lập trình NC: 
 + Thiết kế mô hình mẫu (modeling) của trục cam bằng phần mềm 
Autodesk Inventor (Hình 4.1). 
 + Lựa chọn công nghệ gia công NC (phương thức chạy dao); Xác lập 
thông số NC cho chức năng gia công NC tương ứng: bao gồm các thông số về 
phôi (stock); Về dụng cụ cắt (tooling parameters) và các thông số gia công 
(machining parameters); Thực thi trình xử lý (processor) đối với chức năng 
gia công NC để tạo đường chạy dao (toolpath generation). 
 + Thực thi trình hậu xử lý để biên dịch dữ liệu đường chạy dao thành 
chương trình NC-POST-PROCESSOR [1]. 
 Quá trình gia công bề mặt cam thực hiện theo 3 bước sau: 
 + Phay thô: Dao phay ngón 20R0.8; Chế độ cắt: S2500 F1000 t0.4 
 + Phay bán tinh: Dao phay ngón 10; Chế độ cắt S3000 F1000 t0.3 
 + Phay tinh: Dao phay ngón chỏm cầu 14; Chế độ cắt S4000 F800 t0.2 
 Chương trình NC trên máy: 
 0 BEGIN PGM TRUCCAM.H MM 
 1 BLK FORM 0.1 Z X+0.000 Y+0.000 Z-20.000 
 6 BLK FORM 0.2 X+100.000 Y+100.000 Z+0.000 
 11 ; 
 16 TOOL CALL 1 Z S1000 DL+0.0 DR+0.0 
 21 ;* END MILL DIA :12 * 
 26 TOOL DEF 2 
 32 ; 
 37 CALL LBL 201 REP 
 42 CALL LBL 200 REP 
 ... 
 390043 CYCL DEF 7.1 IX+Q54 
 390048 CYCL DEF 7.2 IY+Q55 
 390053 CYCL DEF 7.3 IZ+Q56 
 390058 LBL 0 
 390063 ; 
 390068 END PGM TRUCCAM.H MM 
 108 
 Sau khi gia công các bề mặt cam, chi tiết được gia công các bề mặt còn 
lại, nhiệt luyện bằng phương pháp tôi cao tần để đạt được độ cứng theo yêu 
cầu (HRC 50). Các bề mặt cam được mài bóng đạt Ra = 0,25. 
 Một số hình ảnh gia công trên máy DMU50 được giới thiệu trên hình 4.5. 
 a) Tổng quan máy b) Gá kẹp và gia công bề mặt cam 
 Hình 4.5. Gia công trục cam cải tiến trên máy phay 5 trục DMU 50. 
4.3. Kiểm tra kết quả gia công trục cam mới 
 Áp dụng tiến trình công nghệ đã lựa chọn, thực hiện chế tạo thử trục 
cam BCA cải tiến tại xưởng cơ khí thuộc Trường Đại học công nghệ Giao 
thông vận tải để phục vụ việc thử nghiệm đối với bơm cao áp trên bệ thử hoặc 
lắp trên động cơ B6TA. Sau khi chế tạo, trục cam được kiểm tra tổng thể về 
kích thước bằng phương pháp quét hình ảnh bằng máy quét không gian 3 
chiều, thiết lập hình dạng, kích thước trục cam sau chế tạo dạng 3D, sau đó 
thực hiện so sánh các kích thước đó với bản vẽ thiết kế ban đầu. 
 Thông số kiểm tra là tất cả các kích thước theo 3 chiều đo được thực 
hiện bằng phần mềm chuyên dụng với phương pháp so sánh các tập hợp điểm 
trên các bề mặt theo từng chiều đo. 
 Trên hình 4.6 giới thiệu hình ảnh quét trục cam đã chế tạo trên máy 
quét Scaner 3D và đưa vào máy tính. 
 109 
 Hình 4.6. Quét ảnh trục cam đã gia công trên máy quét scaner 3D 
 Kết quả so sánh kích thước biên dạng cam và tổng hợp kết quả kiểm tra 
hình dạng trục cam được trình bày trên hình 4.7 và bảng 4.1. Các hình ảnh và 
kết quả kiểm tra được trình bày cụ thể thêm trong phụ lục 10. 
 a) Kết quả kiểm tra biên dạng b)Kết quả KT góc độ giữa các cam 
 c) Kết quả kiểm tra các kích thước hình học của trục cam 
 Hình 4.7. Kết quả kiểm tra kích thước, hình dạng trục cam 
 110 
 Bảng 4.1. Sai lệch kích thước và phân bố các điểm sai lệch 
 của trục cam sau gia công so với bản vẽ thiết kế 
 min, [mm] < max, [mm] Số điểm Tỷ lệ, % 
 -0,203 -0,186 0 0 
 -0,186 -0,169 0 0 
 -0,169 -0,152 0 0 
 -0,152 -0,135 0 0 
 -0,135 -0,117 0 0 
 -0,117 -0,100 0 0 
 -0,100 0,100 60517 100 
 0,100 0,117 0 0 
 0,117 0,135 0 0 
 0,135 0,152 0 0 
 0,152 0,169 0 0 
 0,169 0,186 0 0 
 0,186 0,203 0 0 
 Kết quả kiểm tra cho thấy các thông số về hình dạng và kích thước đều 
nằm trong miền giới hạn cho phép. Ngoài ra các chỉ tiêu về về độ cứng và độ 
bóng bề mặt đều đáp ứng các yêu cầu của bản vẽ thiết kế và các yêu cầu công 
nghệ và lắp ráp của trục cam BCA. Có thể khẳng định trục cam đã chế tạo thử 
có thể sử dụng được để lắp ráp thay thế trục cam nguyên bản trong bơm cao 
áp HK-10 của động cơ B6 để thử nghiệm các thông số khác. 
4.4. Thực nghiệm đo lượng nhiên liệu cấp cho chu trình và áp suất trên 
đường ống cao áp 
 Nội dung thực nghiệm trên bệ thử bơm cao áp gồm 2 nội dung: Đo 
lượng cung cấp nhiên liệu cho 1 chu trình đồng thời đo áp suất trên đường ống 
cao áp với bơm cao áp nguyên bản (khi chưa điều chỉnh và khi đã điều chỉnh 
lượng cấp nhiên liệu theo yêu cầu tăng áp) và BCA khi lắp trục cam mới; so 
sánh kết quả thực nghiệm với kết quả tính toán mô phỏng đồng thời so sánh kết 
quả thực nghiệm khi lắp trục cam nguyên bản với khi lắp trục cam đã chế tạo 
với biên dạng cải tiến nhằm kiểm chứng mô hình tính toán mô phỏng hệ thống 
 111 
nhiên liệu bằng phần mềm GT-Fuel, đồng thời sử dụng làm các điều kiện biên, 
thông số đầu vào cho mô hình tính mô phỏng chu trình công tác bằng phần 
mềm GT-Power. 
 4.4.1. Trang, thiết bị và chế độ thử nghiệm 
 4.4.1.1. Bệ thử bơm cao áp 
 Bệ thử bơm cao áp được sử dụng trong thử nghiệm là bệ thử 
DB2000IIA, xuất xứ Trung Quốc. Thông số kĩ thuật chính của bệ thử được 
trình bày trong bảng 4.2. 
 Bảng 4.2. Thông số kĩ thuật chính của bệ thử bơm cao áp DB2000IIA 
 Tên thông số Giá trị 
Phạm vi tốc độ quay trục chính (vòng/phút) 0 ~ 4000 
Hướng quay của trục chính Thuận/ngược 
Số phân bơm (có thể điều chỉnh) (cái) 12 
Công suất trục dẫn động chính (kW) 7.5/11/15/18.5 
Độ cao đến trung tâm trục chính 125 
Số lần đo dầu 0~1000 lần, 50 lần 1 cấp, chọn tùy ý 
Nhiệt độ ổn định của nhiên liệu (oC) 40±2 
Nguồn điện một chiều (V) 12/24 
Công suất động cơ điện (kW) 7.5/11/15/18.5 
Phạm vi áp suất đường khí áp (MPa) 0 ~ 0.2 
Dung tích cốc đong nhỏ (ml) 45 
Dung tích cốc đong lớn (ml) 150 
Dung tích thùng chứa nhiên liệu (lít) 60 
 Ký hiệu ZS12J1 
Vòi phun tiêu chuẩn 
 Áp suất mở (MPa) 17.5±0.2 
Kích thước (dài*rộng*cao) (mm) 1820*850*1700 
Trọng lượng (kg) 1200 (nguyên thùng gỗ) 
 Trên hình 4.8 trình bày cấu tạo chung của bệ thử bơm cao áp cùng với 
bơm cao áp HK-10 của động cơ B6 đã được lắp ở vị trí chuẩn bị đo. 
 112 
 Khoang chứa 
 Hộp điều dẫn động, Giá đo lượng 
 khiển, hiển cảm biến nhiên liệu 
 thị 
 BCA HK-10 
 Khớp nối 
 dẫn động 
 Thân bệ 
 Hình 4.8. Hình ảnh cấu tạo chung của bệ thử BCA và 
 lắp đặt bơm cao áp HK-10 trên bệ thử 
 4.4.1.2. Thiết bị đo áp suất: 
 Áp suất tại đường ống cao áp thường cao, khoảng ≈ 1000 bar. Để 
không ảnh hưởng đến động lực học của áp suất phun, cảm biến áp suất phải 
đáp ứng một số yêu cầu sau: 
 - Phải có kích thước nhỏ, không làm ảnh hưởng nhiều đến thể tích 
nhiên liệu trên đường truyền từ bơm cao áp đến vòi phun. 
 - Không làm thay đổi đáng kể đến độ cứng của đường ống và vòi phun 
 - Có tần số phản ứng đủ để ghi nhận sự biến thiên áp suất xảy ra rất 
nhanh trong quá trình phun đồng thời vẫn ghi nhận được áp suất dư trên 
đường ống cao áp giữa các lần phun. 
 - Cần có tần số dao động tự nhiên cao để tránh cộng hưởng tín hiệu ra. 
 Trong thử nghiệm luận án sử dụng cảm biến áp suất kiểu tinh thể áp 
điện của hãng PBC Piezotronics với cảm biến lắp trên đường ống cao áp nối 
với vòi phun của chính động cơ B6. Đo áp suất bằng cảm biến Piezo là một 
trong những phương pháp hiện đại và có hiệu quả nhất hiện nay có tần số lấy 
mẫu cao, chịu được khả năng khắc nghiệt, có độ bền vững cao, dải đo rộng là 
những tính năng cơ bản liên quan đến các cảm biến áp suất dạng tinh thể áp 
 113 
điện. Bằng phương pháp piezo ta dễ dàng biến đổi tín hiệu áp suất thành điện 
áp và sau đó lần lượt nhờ hệ thống xử lý tín hiệu, xử lý số liệu, toàn bộ diễn 
biến đường cong áp suất được thể hiện một cách đầy đủ dưới dạng bảng và đồ 
thị. Sơ đồ nguyên lý hệ thống đo áp suất và hình ảnh kết nối thực tế được mô 
tả trên hình 4.9. 
 Cáp có nhiễu tạp thấp 
 Cảm biến piezo Bộ khuếch đại Bộ gia công tín hiệu 
 (dạng điện tích) điện tích (cấp nguồn dòng) 
 Máy tính Card thu 
 &phần mềm thập dữ liệu 
 a) Sơ đồ nguyên lý 
 Cảm biến áp suất Bộ khuếch đại 
 PBC 118B05 điện tích 
 Hộp chứa card 
 thu dữ liệu 
 Bộ gia công tín 
 hiệu, cấp nguồn 
 b) Hình ảnh kết nối thiết bị trong thực nghiệm 
 Hình 4.9. Sơ đồ nguyên lý hệ thống đo áp suất và hình ảnh kết nối thực tế 
 Áp suất tác dụng lên cảm biến Piezo rồi được tuyền bằng cáp tín hiệu 
đặc biệt có độ nhiễu tạp cực thấp đến bộ khuếch đại điện tích. Đầu ra của bộ 
khuếch đại điện tích là dạng điện áp u(t) tỷ lệ với p(t) sau đó được đưa vào bộ 
 114 
gia công tín hiệu chuyên dụng cho các cảm biến áp điện (cấp một nguồn có 
điện áp và dòng ổn định theo chuẩn của cảm biến áp điện). Đầu ra của bộ gia 
công tín hiệu được đưa vào Card thu thập dữ liệu, tiến hành lấy mẫu và số hóa 
để giao tiếp với máy tính. Trên máy tính cài phần mềm Labview để tiến hành 
thực hiện phép đo và xử lý phân tích dữ liệu theo yêu cầu. 
* Cảm biến đo áp suất 
 Cảm biến đo áp suất sử dụng trong thí nghiệm là cảm biến dạng điện 
tích có kí hiệu PCB 118B05, thông số cơ bản như sau [43]: 
 Độ nhạy của cảm biến: 0.02 pC/kPa (pC là đơn vị đo điện tích) 
 Dải đo lên tới 413700 kPa ≈ 4000Bar 
 Thời gian đáp ứng: ≤ 2.0 µs. 
 Dải nhiệt độ có thể làm việc: từ -73 đến +204 °C. 
 Hệ thống thu thập dữ liệu áp suất được lấy mẫu ở tần số 10000 mẫu/s 
và card số hóa 16 bít đảm bảo độ chính xác cao. 
 Cấu tạo của cảm biến và phương án kết nối trên đường ống cao áp được 
trình bày trên hình 4.10. 
 40,2
 o3/8” 
 4
 ,
 21
 8 
 1,0 6 
 6
 , Đường ống 
 6
 cao áp 
 Hình 4.10. Cấu tạo của cảm biến và cách lắp ráp trên đường ống cao áp 
 * Cảm biến lấy chuẩn đo và đồ gá 
 Cảm biến lấy chuẩn đo là cảm biến dạng hồng ngoại có ký hiệu: E18-
D80NK NPD. Cảm biến này thường ứng dụng trong phát hiện vật cản hoặc 
 115 
đếm sản phẩm trong dây chuyền. Mục đích sử dụng trong thí nghiệm dùng để 
lấy chuẩn đo. Trên mâm quay của bệ thử gắn một vật cản, khi vật cản làm 
mốc này đi qua mặt phát xạ của cảm biến làm đầu ra của nó xuất hiện một 
xung dạng TTL, tín hiệu xung này được đưa vào trong phần mềm điều khiển 
nhằm kích hoạt hệ thống để bắt đầu thực hiện phép đo. Thông số kỹ thuật của 
cảm biến quang: Điện áp hoạt động 5V (DC); Dòng tiêu thụ 15mA; Khoảng 
cách phát hiện có thể điều chỉnh tử 3 - 80 cm ( Điều chỉnh được nhờ biến trở); 
Logic TTL dòng điều khiển lên tới 100mA 
 Ngoài ra còn sử dụng thêm các đồ gá nhằm cố định thanh răng bơm cao 
áp ở vị trí hết hành trình kéo (chế độ toàn tải) khi đo và đồ gá lắp cảm biến 
quang hồng ngoại. Hình ảnh đầu nối và lắp đặt cảm biến quang và đồ gá trên 
bệ thử được trình bày trong hình 4.11. 
 Đồ gá cố định thanh 
 răng BCA Cảm biến quang 
 hồng ngoại 
 Hình 4.11. Hình ảnh cảm biến quang và đồ gá trên bệ thử 
 4.4.1.3. Chế độ thử nghiệm 
 Chế độ thử nghiệm là chế độ toàn tải, ứng với việc kéo hết hành trình 
của thanh răng bơm cao áp trên bệ thử. Tốc độ vòng quay của trục cam được 
 116 
lựa chọn gồm: 900vg/ph, 600vg/ph và 300vg/ph tương đương với tốc độ của 
động cơ B6 là 1800vg/ph (ứng vớ