Luận án Nghiên cứu chuyển đổi động cơ diesel thành động cơ lưỡng nhiên liệu diesel-ethanol

Luận án Nghiên cứu chuyển đổi động cơ diesel thành động cơ lưỡng nhiên liệu diesel-ethanol trang 1

Trang 1

Luận án Nghiên cứu chuyển đổi động cơ diesel thành động cơ lưỡng nhiên liệu diesel-ethanol trang 2

Trang 2

Luận án Nghiên cứu chuyển đổi động cơ diesel thành động cơ lưỡng nhiên liệu diesel-ethanol trang 3

Trang 3

Luận án Nghiên cứu chuyển đổi động cơ diesel thành động cơ lưỡng nhiên liệu diesel-ethanol trang 4

Trang 4

Luận án Nghiên cứu chuyển đổi động cơ diesel thành động cơ lưỡng nhiên liệu diesel-ethanol trang 5

Trang 5

Luận án Nghiên cứu chuyển đổi động cơ diesel thành động cơ lưỡng nhiên liệu diesel-ethanol trang 6

Trang 6

Luận án Nghiên cứu chuyển đổi động cơ diesel thành động cơ lưỡng nhiên liệu diesel-ethanol trang 7

Trang 7

Luận án Nghiên cứu chuyển đổi động cơ diesel thành động cơ lưỡng nhiên liệu diesel-ethanol trang 8

Trang 8

Luận án Nghiên cứu chuyển đổi động cơ diesel thành động cơ lưỡng nhiên liệu diesel-ethanol trang 9

Trang 9

Luận án Nghiên cứu chuyển đổi động cơ diesel thành động cơ lưỡng nhiên liệu diesel-ethanol trang 10

Trang 10

Tải về để xem bản đầy đủ

pdf 134 trang nguyenduy 25/02/2024 400
Bạn đang xem 10 trang mẫu của tài liệu "Luận án Nghiên cứu chuyển đổi động cơ diesel thành động cơ lưỡng nhiên liệu diesel-ethanol", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên.

Tóm tắt nội dung tài liệu: Luận án Nghiên cứu chuyển đổi động cơ diesel thành động cơ lưỡng nhiên liệu diesel-ethanol

Luận án Nghiên cứu chuyển đổi động cơ diesel thành động cơ lưỡng nhiên liệu diesel-ethanol
 dựng mô hình động cơ sử dụng 
lưỡng nhiên liệu diesel-ethanol và xác định hai tham số trên sẽ được trình bày cụ thể trong 
Chương 3. 
 43 
CHƯƠNG 3 ĐỘNG CƠ LƯỠNG NHIÊN LIỆU DIESEL-
ETHANOL VÀ MÔ HÌNH MÔ PHỎNG 
3.1. Đặt vấn đề 
Như đã trình bày trong nội dung Chương 2, mục đích xây dựng mô hình động cơ sử 
dụng lưỡng nhiên liệu diesel-ethanol là để tạo tiền đề cho việc thiết kế mô hình điều khiển 
động cơ nhằm rút ngắn thời gian thiết kế cũng như giảm chi phí thực nghiệm. Vì vậy trên cơ 
sở lý thuyết xây dựng mô hình động cơ đã trình bày trong Chương 2, nghiên cứu sinh thực 
hiện thiết kế hệ thống cung cấp nhiên liệu, xây dựng mô hình động cơ và bộ điều khiển phối 
hợp lượng nhiên liệu diesel và ethanol. Nội dung thiết kế hệ thống cung cấp nhiên liệu, xây 
dựng mô hình động cơ, mô hình bộ điều khiển và kết quả mô phỏng động cơ, mô hình bộ 
điều khiển phối hợp lượng nhiên liệu diesel và ethanol, đánh giá độ tin cậy của mô hình, 
phương pháp xác định hai tham số θSOCi và θi sẽ lần lượt trình bày sau đây. 
3.2. Đối tượng nghiên cứu 
Nghiên cứu sử dụng hai loại nhiên liệu là diesel và ethanol với một số tính chất cơ bản 
được trình bày trong Bảng 3.1. 
Bảng 3.1. Các thông số kỹ thuật của nhiên liệu diesel và ethanol [30, 73, 105] 
Thông số Diesel Ethanol 
Khối lượng riêng ở 20oC (kg/m3) 856 785 
Hệ số không khí trên nhiên liệu (kgkk/kgnl) 14,7 8,96 
Nhiệt trị thấp (MJ/kg) 42,5 26,87 
Nhiệt hóa hơi (kJ/kg) 270 840 
Nhiệt độ tự cháy (K) 500 665 
Trị số xêtan 45 ÷ 50 5 ÷ 8 
Trị số ốc tan 3 111 
Hàm lượng cácbon (% khối lượng) 87 52,2 
Hàm lượng hyđrô (% khối lượng) 13 13 
Hàm lượng oxy (% khối lượng) 0 34,8 
Động cơ thực nghiệm được lựa chọn là động cơ diesel D4BB bốn xy lanh, 4 kỳ, buồng 
cháy ngăn cách IDI (Indirect Injection), sử dụng bơm phân phối lắp trên xe tải 1,25 tấn của 
hãng Hyundai đang được sử dụng phổ biến ở Việt Nam, các thông số cơ bản của động cơ 
được trình bày trong Bảng 3.2. Đây là loại động cơ làm mát bằng dung dịch làm mát, thứ tự 
làm việc 1-3-4-2, không có ECU điều khiển mà chỉ có van điện từ tắt máy (van điện từ cắt 
nhiên liệu diesel). 
Bảng 3.2. Những thông số cơ bản của động cơ D4BB [52] 
 44 
Thông số Giá trị 
Kiểu động cơ 
Động cơ diesel 4 kỳ, bốn xy lanh thẳng hàng, 8 
xupáp, buồng cháy ngăn cách. 
Đường kính/hành trình B/S (mm) 91,1/100 
Dung tích xy lanh (cm3) 2607 
Công suất lớn nhất (kW – vg/ph) 59 - 4000 
Mô men lớn nhất (N.m – vg/ph) 170 - 2200 
Tỷ số nén ε 22 
Áp suất phun diesel (kPa) 12800 
Dải tốc độ làm việc (vg/ph) 750  4200 
Mô men lớn nhất của động cơ D4BB bằng 170 N.m tại số vòng quay 2200 vg/ph thể 
hiện trong Bảng 3.2 được tham khảo theo tài liệu của hãng đối với động cơ mới. Trong quá 
trình thực nghiệm, NCS được sự tạo điều kiện của Bộ môn Động cơ Đốt trong – Trường Đại 
học Bách khoa Hà Nội cho dùng động cơ diesel D4BB đã qua sử dụng nên mô men lớn nhất 
chỉ còn đạt được 165 N.m tại số vòng quay 2000 vg/ph. 
3.3. Thiết kế hệ thống cung cấp nhiên liệu 
Sơ đồ hệ thống cung cấp lưỡng nhiên liệu diesel-ethanol được thể hiện trên Hình 3.1 
và Hình 3.3. 
 Hệ thống phun ethanol, hệ thống điều khiển phun và vị trí lắp vòi phun 
Trong quá trình thực nghiệm tác giả sử dụng vòi phun của động cơ xăng có dung tích 
công tác 2000 (cm3) để phun ethanol. Đây là vòi phun kiểu điện từ được điều khiển phun 
bằng ECU MotoHawk ECM‐0565‐128‐0702‐C của hãng Woodward. Áp suất phun ethanol 
được tạo ra nhờ bơm ethanol và luôn được duy trì ổn định ở mức 2,5 kg/cm2. Hình ảnh lắp 
đặt vòi phun ethanol trên đường nạp của động cơ được thể hiện trên Hình 3.2. 
 45 
Các thông số đầu vào của ECU, hệ thống cung cấp, vị trí lắp vòi phun ethanol, bố trí 
động cơ điều khiển ga và cảm biến vị trí tay ga được giới thiệu trên các Hình 3.1 đến 3.3. 
Vòi phun ethanol và động cơ điều khiển tay ga bơm cao áp được điều khiển bởi ECU. 
ECU điều khiển phối hợp lưỡng nhiên liệu diesel-ethanol đảm bảo bảo giữ mô men động cơ 
là hằng số tương ứng với từng chế độ ổn định. Để thực hiện việc này thông thường phải sử 
dụng các phần mềm chuyên dụng, tuy nhiên nghiên cứu sinh chọn phần mềm Matlab 
Simulink với lý do là có thể biên dịch trực tiếp chương trình điều khiển từ mô hình bộ điều 
khiển mà không phải tự viết code. Chương trình điều khiển sau khi biên dịch được nạp vào 
ECU MotoHawk ECM‐0565‐128‐0702‐C của hãng Woodward (đây là ECU trắng). 
 Sơ đồ bố trí, lắp đặt vòi phun ethanol trên đường ống nạp của động cơ 
1- Lọc ethanol; 2- Đường ống hồi ethanol; 3- Tín hiệu điều khiển vòi phun ethanol; 4- Đường ống 
dẫn ethanol từ bơm đến các vòi phun ethanol; 5- Các vòi phun ethanol; 6- Đường ống nạp của động 
cơ; 7- Động cơ diesel D4BB. 
 Sơ đồ bố trí động cơ điều khiển ga và cảm biến vị trí tay ga 
 46 
1- Tín hiệu điều khiển; 2- Động cơ kéo ga; 3- Cáp kéo ga; 4- Bơm cao áp; 5- Cảm biến ga; 6- Động 
cơ diesel D4BB; 7- Các vòi phun diesel; 8- Các đường ống cao áp. 
Trong quá trình thực nghiệm, nghiên cứu sinh sử dụng động cơ điều khiển ga của 
BMW, về bản chất thiết bị này bao gồm động cơ điện một chiều kéo ga và cảm biến vị trí 
kiểu biến trở. Động cơ điện một chiều điều khiển lực kéo bằng cách thay đổi độ rộng xung 
điều khiển PWM, tín hiệu vị trí của động cơ kéo ga được phản hồi về bộ điều khiển vòng 
kín PID để hiệu chỉnh lại vị trí ga. 
3.4. Trang thiết bị nghiên cứu 
Các trang thiết bị được sử dụng trong nghiên cứu đều là những trang thiết bị hiện đại 
được cung cấp đồng bộ bởi hãng AVL (Cộng hòa Áo) và của các hãng Woodward (Mỹ) và 
Bosch (Đức). Các trang thiết bị được sử dụng trong nghiên cứu được lắp đặt tại Phòng thí 
nghiệm Động cơ đốt trong - Viện Cơ khí Động lực - Trường Đại học Bách khoa Hà Nội, 
Phòng thí nghiệm Động cơ đốt trong - Trường Đại học Công nghệ Giao thông Vận Tải và 
Học Viện Kỹ thuật Quân sự. Các trang thiết bị được sử dụng trong nghiên cứu đã và đang 
được nhiều nhà khoa học trong và ngoài nước sử dụng trong nghiên cứu phát triển động cơ 
đốt trong do chúng đảm bảo độ tin cậy cao. 
Sơ đồ bố trí và kết nối các trang thiết bị được sử dụng trong nghiên cứu được giới thiệu 
trên Hình 3.4. 
 Sơ đồ bố trí thiết bị thực nghiệm 
1- Cảm biến nhiệt độ nhiên liệu diesel; 2-Bơm cao áp; 3- Cảm biến vị trí ga; 4- Lọc không khí; 5- 
Bơm ethanol; 6- Thùng chứa ethanol; 7- Lọc ethanol; 8- Cảm biến lưu lượng không khí; 9- Cảm 
biến kích nổ; 10- Cảm biến trục cam; 11- Cảm biến tốc độ động cơ; 12- Cảm biến nhiệt độ dung 
dịch làm mát ra khỏi động cơ; 13- Thiết bị cung cấp và điều khiển nhiệt độ dung dịch làm mát động 
AVL
PUMA
AVL 753
AVL 733S
AVL INDISET
AVL
553
COMPUTER
E
C
U
1
2
3
4
5
6
7
8
12
14
10 11
16
17
18
AVL
CEB-II
15 13
19
2021
2223
A
B
9
 47 
cơ;14- Cảm biến nhiệt độ dung dịch làm mát vào động cơ; 15- Cảm biến ; 16- Cảm biến áp suất xy 
lanh; 17- Vòi phun diesel; 18- Vòi phun ethanol; 19- Máy tính; 20- Thiết bị phân tích khí xả; 21- 
Thiết bị xử lý trung tâm; 22- Thiết bị đo áp suất xy lanh; 23- Thiết bị cung cấp, đo tiêu hao và điều 
chỉnh nhiệt độ nhiên liệu; A-Tín hiệu vào; B-Tín hiệu ra; ECU- Bộ điều khiển điện tử. 
Các trang thiết bị được sử dụng trong nghiên cứu thực nghiệm động cơ được giới thiệu 
lần lượt sau đây. 
3.4.1. Băng thử tính năng động lực cao (AVL APA 100) 
Phanh điện AVL APA 100 có thể hoạt động được ở chế độ phanh điện và động cơ 
điện. Tác dụng tương hỗ giữa lực từ của stato và rotor sẽ tạo ra tải trọng cho động cơ hoặc 
kéo động cơ đốt trong quay. Vỏ stato do được đặt trên hai gối đỡ nên cũng có xu hướng quay 
theo. Một cảm biến lực (loadcell) giữ vỏ stato ở vị trí cân bằng và xác định giá trị lực tương 
hỗ này. Tốc độ quay của băng thử được xác định bằng cảm biến tốc độ kiểu encoder. Công 
suất lớn nhất của băng thử ở chế độ động cơ điện là 200kW, ở chế độ phanh điện là 220kW 
trong dải tốc độ từ 2250 đến 4500 vòng/phút, tốc độ cực đại 8000 vòng/phút. Băng thử được 
trang bị các hệ thống điều khiển, xử lý số liệu tự động và hiển thị kết quả, mô hình hoá như 
PUMA, EMCON 300, Concerto và ISAC 300, giúp cho quá trình điều khiển được dễ dàng 
và bảo đảm kết quả thực nghiệm chính xác. 
Hình ảnh của phanh điện APA 100 được thể hiện trên Hình 3.5. 
 Động cơ diesel D4BB lắp trên băng thử dùng Phanh điện AVL APA 100 
1- Phanh điện AVL APA 100; 2- Các khớp các đăng; 3- Bánh đà; 4- Động cơ diesel D4BB. 
3.4.2. Thiết bị cung cấp, đo tiêu hao nhiên liệu diesel kiểu khối lượng AVL 
733S và điều khiển nhiệt độ nhiên liệu diesel AVL 753 
Thiết bị được dùng để cung cấp, đo tiêu hao nhiên liệu diesel và điều khiển nhiệt độ 
nhiên liệu cấp cho động cơ thực nghiệm trên băng thử. Kết hợp hai thiết bị AVL 733S và 
AVL 753 đảm bảo độ chính xác ngay cả khi tiêu hao nhiên liệu động cơ thấp và thời gian 
đo nhỏ. 
Thiết bị đo tiêu hao nhiên liệu kiểu khối lượng AVL Fuel Balance 733S sử dụng 
nguyên lý đo trọng lượng, do vậy khắc phục được sai số khi nhiệt độ của nhiên liệu thay đổi 
trong quá trình đo. Dải đo thông dụng của AVL Fuel Balance 733S từ 0 ÷ 150 kg/h. Đường 
 48 
ống cấp nhiên liệu của thiết bị được nối với đường nhiên liệu vào bơm cao áp của động cơ, 
đường ống hồi nhiên liệu của bơm cao áp được nối với đường hồi nhiên liệu của thiết bị. 
Một số thông số cơ bản của thiết bị AVL Fuel Balance 733S được thể hiện trong Bảng 
3.3. 
Bảng 3.3. Thông số thiết bị đo tiêu hao nhiên liệu AVL733S và AVL 753 [108] 
Thông số Giá trị 
Dải đo 0  150 kg/h 
Lượng nhiên liệu trong thùng chứa 1800 g 
Sai số 0,12 % 
Nhiệt độ môi trường 0  60 oC 
Phạm vi điều khiển nhiệt độ nhiên liệu -10  70 oC 
Áp suất nhiên liệu cung cấp 0,1  0,8 bar 
Điện áp hoạt động 24 V ± 0,5 VDC 
Dòng điện tiêu thụ 1,6 A 
3.4.3. Thiết bị cung cấp và điều khiển nhiệt độ dung dịch làm mát động cơ 
AVL 553 
Thiết bị AVL 553 dùng để cung cấp dung dịch làm mát và điều khiển nhiệt độ dung 
dịch làm mát động cơ theo yêu cầu thực nghiệm. Các thông số cơ bản của thiết bị được thể 
hiện cụ thể như Bảng 3.4. 
Bảng 3.4. Thông số cơ bản của thiết bị AVL 553 
Thông số Giá trị 
Dải nhiệt độ động cơ 70 ÷ 120 oC 
Công suất trao đổi nhiệt 18 kW 
Lưu lượng 15 m3/h 
Nhiệt độ mạch sơ cấp 20 ÷ 125 oC 
Nhiệt độ mạch thứ cấp 5 ÷ 85 oC 
Áp suất vòng nước làm mát thứ cấp 8 bar 
Sơ đồ lắp đặt thiết bị thể hiện trên Hình 3.6. 
 49 
 Hệ thống làm mát nước AVL 553 
Chất lỏng làm mát sau khi đi làm mát cho động cơ, được đưa về thiết bị AVL 553 theo 
đường B, và từ AVL 553 đến làm mát động cơ theo đường A. Còn đường làm mát của thiết 
bị theo đường vào C, ra ở đường D. 
3.4.4. Thiết bị phân tích khí xả AVL CEB-II 
Tủ phân tích khí xả CEB-II (Hình 3.7) là hệ thống phân tích khí thải bao gồm toàn bộ 
các môđun thực hiện quá trình phân tích các thành phần khí thải (các bộ phân tích) và các 
thiết bị đảm bảo điều kiện làm việc chính xác của hệ thống như: khối làm nóng (HSU), khối 
chuẩn đoán, khối điều khiển Ngoài ra, tủ phân tích còn được lắp đặt một máy tính công 
nghiệp với phần mềm điều khiển GEM110. Việc kết nối máy tính điều khiển với các bộ phân 
tích được thực hiện thông qua các tín hiệu số, tùy thuộc vào bộ phân tích mà có thể kết nối 
với máy tính qua mạng CAN, LAN hay qua cáp nối tiếp RS232. Các bộ phân tích lắp đặt 
trong tủ CEB-II để đo các thành phần khí thải như: CO, CO2, NO, NOx, HC, đồng thời còn 
đo được λ. 
 Tủ AVL CEB-II 
1- Máy tính; 2- Khối SCU; 2a- Khối làm nóng; 2b- Khối làm lạnh; 2c- Khối điều khiển SCU; 2d- 
Vùng dành cho ERG; 3- Vùng đặt các bộ phân tích; 4- Bảng đồng hồ khí; 5- Công tắc hệ thống; 6- 
Khối chẩn đoán; 7- Các đường khí và nguồn điện. 
3.4.5. Bộ điều khiển vòi phun ethanol 
 50 
Vòi phun ethanol được điều khiển bởi ECU MotoHawk ECM‐0565‐128‐0702‐C của 
hãng Woodward và được xây dựng đặc tính mối quan hệ giữa thời gian phun và lượng phun 
trước khi lắp lên động cơ. ECU ECM‐0565‐128‐0702‐C được giới thiệu trên các Hình 3.8. 
 ECM MotoHawk ECM‐0565‐128‐0702‐C [110] 
Đặc điểm: đây là bộ điều khiển điện tử (ECM-Electronic Control Unit) sử dụng bộ vi 
xử lý 32 bit tốc độ cao bộ nhớ lớn, kết hợp với trình dịch Motohawk cho phép dịch từ Matlab 
Simulink sang ngôn ngữ máy Assembler. Nhờ ưu điểm này người thiết kế có thể mô phỏng 
tối ưu chương trình điều khiển trên Matlab Simulink và gửi trực tiếp sang ECM mà không 
cần công đoạn trung gian là tự viết code, giúp cho tính thời gian thực của chương trình được 
đảm bảo. ECM có thể hoạt động chính xác trong các điều kiện khắc nghiệt, có khả năng điều 
khiển các tín hiệu phức tạp, tần số cao và cho phép kết nối với máy tính, các thiết bị chẩn 
đoán và các ECU trên xe khác thông qua cổng CAN 2.0B [110]. 
Thông số kỹ thuật cơ bản của ECM‐0565‐128‐0702‐C [110]: 
 Bộ xử lý: Freescale MPC565, 56 MHz. 
 Bộ nhớ: 1M Flash, 36K RAM, 8K Serial EEPROM, 64Kx8 Parallel EEPROM, 512K 
External RAM. 
 Điện áp hoạt động: 9 ÷ 32V DC. 
 Nhiệt độ hoạt động: -40oC ÷ 105oC (Đối với động cơ hàng hải). Đầu nối kín: có thể 
hoạt động dưới độ sâu 3 m (10 fit). 
 Nhiệt độ lưu trữ: -40oC ÷ 125oC. 
 Khả năng chống ẩm: 85% tại 85oC cho 1000h làm việc. 
Để thu nhận các thông số làm việc và thông số điều chỉnh của ECU, hãng Woodward 
cung cấp phần mềm Mototune. Phần mềm này cho phép liên tục đọc và ghi theo thời gian 
thực các thông số đầu vào, ra và giá trị tính toán trong ECU thông qua cổng CAN. Các thông 
số đầu vào của ECU bao gồm: tốc độ động cơ, vị trí tay điều khiển bơm cao áp, , kích nổ; 
các thông số tính toán trong ECU như: lượng diesel yêu cầu, lượng ethanol yêu cầu, mô men 
yêu cầu, thời gian mở vòi phun ethanol và cho phép hiệu chỉnh lại các tham số điều khiển 
như MAP lượng phun diesel yêu cầu, MAP lượng ethanol yêu cầu, MAP mô men yêu cầu 
Để sử dụng được các phần mềm này thì cần phải có USB chứa mã bản quyền (Hard 
Lock) kết nối với máy tính qua cổng USB. Hình ảnh tổng quan kết nối bộ điều khiển 
MotoHawk với đối tượng điều khiển, máy tính với công cụ Mototune đương thể hiện trên 
Hình 3.9. 
 51 
 Hình ảnh tổng quan kết nối bộ điều khiển MotoHawk với công cụ Mototune 
3.4.6. Cảm biến áp suất xy lanh AVL QC33C 
Áp suất xy lanh là thông số rất quan trọng trong việc phân tích quá trình cháy trong xy 
lanh động cơ, cũng như dùng đánh giá hiệu quả của quá trình cháy, độ ồn động cơ, tốc độ 
thay đổi áp suất và hiệu quả làm việc của động cơ. 
Có nhiều loại cảm biến có thể đo được diễn biến áp suất trong xy lanh. Trong luận án 
này, nghiên cứu sinh sử dụng cảm biến áp suất xy lanh QC33C của hãng AVL. Loại cảm 
biến này được làm mát bằng nước. Các thông số cơ bản của cảm biến này được thể hiện cụ 
thể trong Bảng 3.5. 
Bảng 3.5. Thông số cơ bản của cảm biến áp suất QC33C [106, 109] 
Thông số Giá trị Ghi chú 
Dải đo 0  200 bar 
Quá tải 260 bar 
Tuổi thọ 107 Chu kỳ tải 
Độ nhạy 28 pC/bar Danh nghĩa 
Độ tuyến tính ± 0,2% FSO 
Tần số 70 kHz 
Nhiệt độ làm việc 400oC 
Hình ảnh của cảm biến áp suất xy lanh QC33C được thể hiện trên Hình 3.10. 
 52 
 Cảm biến QC33C 
3.4.7. Thiết bị đo áp suất xy lanh AVL 620 Indiset 
Thiết bị AVL 620 Indiset với phần mềm Indiwin có chức năng đo diễn biến áp suất 
trong xy lanh theo thời gian thực hoặc góc quay trục khuỷu, đồng thời đo độ rung động cơ. 
Thiết bị này cho phép nghiên cứu tỷ lệ nhiên liệu cháy theo góc quay trục khuỷu, nghiên cứu 
tốc độ tỏa nhiệt của nhiên liệu. Đồng thời có thể nghiên cứu ảnh hưởng của quá trình phun 
nhiên liệu, góc phun sớm đến khả năng cháy của nhiên liệu. Các thông số cơ bản của thiết 
bị này được thể hiện trong Bảng 3.6. 
Bảng 3.6. Bảng thông số cơ bản của thiết bị AVL 620 Indiset 
Thông số Giá trị 
Số kênh đo 8 
Điện áp làm việc DC 22  28 V 
Phần mềm điều khiển Indiwin 
Hình ảnh thiết bị AVL 620 Indiset thể hiện trong Hình 3.11. 
 Thiết bị AVL 620 Indiset 
3.4.8. Cảm biến kích nổ 
Cảm biến kích nổ được sử dụng để đo rung động của động cơ, cảm biến này được bố 
trí lắp đặt trên nắp máy của động cơ. Cảm biến kích nổ được sử dụng trong nghiên cứu là 
cảm biến kích nổ của hãng DelPhi, các thông số cơ bản của cảm biến này được thể hiện trên 
Bảng 3.7. Hình ảnh bố trí lắp đặt cảm biến này trên động cơ D4BB được thể hiện trên Hình 
3.12. 
Bảng 3.7. Thông số cơ bản của cảm biến kích nổ 
Thông số Giá trị 
Điện áp đầu ra Giá trị trung bình bằng 27 ± 10 mV/g 
 53 
Thông số Giá trị 
Dải nhiệt độ làm việc -40oC  150oC 
Dải đo 1  18 kHz 
 Hình ảnh bố trí lắp đặt cảm biến kích nổ trên động cơ D4BB 
3.4.9. Cảm biến lambda LSU 4.9 
Cảm biến này được sử dụng để đo thông số hệ số dư lượng không khí  trong khí xả, 
được bố trí lắp đặt tại đầu ra của cụm đường ống thải động cơ. 
Cảm biến được thiết kế để đo hệ số dư lượng không khí  trong khí xả của động cơ 
đốt trong (động cơ xăng hoặc động cơ diesel). Đây là loại cảm biến dải rộng có dải đo  từ 
0,65  10,1. Thông số cơ bản của cảm biến được thể hiện trong Bảng 3.8. 
Bảng 3.8. Thông số cơ bản của cảm biến LSU 4.9 [31] 
Thông số Giá trị 
Dải đo  0,65  10,1 
Nhiên liệu tương thích Xăng/Diesel/E85 
Áp suất khí xả 2,5 bar 
Nhiệt độ khí xả 930 oC 
Điện áp nguồn cấp 10,8  16,5 V 
Hình ảnh cảm biến lambda LSU 4.9 được thể hiện như Hình 3.13. 
 Cảm biến LSU 4.9 
3.5. Qui trình và chế độ thực nghiệm động cơ 
Cảm biến kích nổ 
 54 
Động cơ được đặt trên băng thử động lực học cao APA 100 thuộc Phòng thí nghiệm 
Động cơ đốt trong, Trường Đại học Bách khoa Hà Nội. Đi kèm là các thiết bị đo kiểm bao 
gồm: thiết bị đo tiêu hao và điều chỉnh nhiệt độ nhiên liệu kiểu khối lượng AVL 733S và 
735S; cảm biến áp suất xy lanh QC33C và thiết bị thu nhận dữ liệu Indicating với phần mềm 
Indiwin có chức năng đo diễn biến áp suất trong xy lanh theo góc quay trục khuỷu; thiết bị 
cung cấp và điều chỉnh nhiệt độ nước làm mát AVL 553; vòi phun ethanol và độ mở tay ga 
của bơm cao áp được điều khiển bởi ECU MotoHawk ECM‐0565‐128‐0702‐C [110] của 
hãng Woodward với đặc tính mối quan hệ giữa thời gian phun và lượng phun được xây dựng 
trước khi lắp lên động cơ (Hình 3.4). 
Chế độ thực nghiệm ổn định: chế độ thực nghiệm này được tiến hành tại Phòng thí 
nghiệm Động cơ đốt trong, Trường Đại học Bách khoa Hà Nội. Mục đích việc thực nghiệm 
ở chế độ này là nhằm xác định lượng ethanol thay thế lớn nhất cũng như xác định các tham 
số cho quá trình cháy, do đó quá trình tiến hành như sau: 
Thứ nhất: tải của động cơ được lựa chọn ở 100%, 75% và 50% của giá trị mô men lớn 
nhất khi thực nghiệm động cơ sử dụng nhiên liệu diesel gốc, cụ thể là 165, 121 và 81(Nm) 
trong hai trường hợp: tốc độ động cơ được cố định tại vùng mô men lớn nhất 2000 vg/ph và 
tốc độ động cơ thay đổi từ 1000  3500 vg/ph với bước nhảy 500 vg/ph. 
Thứ hai: thời điểm bắt đầu phun ethanol của từng vòi phun được điều khiển độc lập 
tại vị trí cuối nén đầu cháy của mỗi xy lanh và phun lên xupáp nạp nhằm tận dụng nhiệt của 
xupáp giúp ethanol bay hơi tốt hơn. 
Thứ ba: lượng ethanol thay thế được điều khiển tăng lên bao nhiêu thì lượng diesel 
được điểu khiển giảm đi tương ứng và ngược lại bằng cách điều khiển ga để đảm bảo cố 
định mô men lần lượt ở 100%, 75% và 50%. Đồng thời lượng ethanol thay thế lớn nhất được 
giới hạn tại hệ số  lớn hơn hoặc bằng 1,2 và hiện tượng kích nổ xác định từ cảm biến kích 
nổ gắn trên động cơ. Góc phun sớm diesel bằng 15 (độ) trước điểm chết trên. 
Thứ tư: giá trị áp suất trong xy lanh trong quá trình thực nghiệm được ghi nhận bằng 
thiết bị thu nhận dữ liệu Indicating với phần mềm Indiwin có chức năng đo diễn biến áp suất 
trong xy lanh theo góc quay trục khuỷu. 
Thứ năm: quá trình thực nghiệm lưỡng nhiên liệu được tiến hành khi nhiệt độ động cơ 
đạt tới 70oC nhằm đảm bảo ethanol bay hơi hoàn toàn trước khi đi vào trong xy lanh. Chế 
độ thực nghiệm này được tiến hành trên băng thử AVL trường Đại học Bách khoa Hà Nội. 
Thực nghiệm chế độ chuyển tiếp: chế độ thực nghiệm này được tiến hành tại Phòng 
thí nghiệm Động cơ đốt trong, Trường Đại học Công nghệ Giao thông Vận tải. Mục đích 
việc thực nghiệm chế độ chuyển tiếp là nhằm xác định đặc tính động học của bộ điều tốc 
bơm cao áp. 
Hình 3.14 cho thấy đặc tính lý th

File đính kèm:

  • pdfluan_an_nghien_cuu_chuyen_doi_dong_co_diesel_thanh_dong_co_l.pdf