Trang thiết bị thực nghiệm

4.1 SƠ ĐỒ BỐ TRÍ VÀ TRANG THIẾT BỊ THỰC NGHIỆM

4.1.2 Trang thiết bị thực nghiệm

a) Thông số kỹ thuật của động cơ Honda wave

Động cơ sử dụng cho thực nghiệm là loại động cơ xe Honda wave, 4 kỳ, 1 xylanh, có dung tích 97cc, do Nhật Bản sản xuất năm 2001; làm mát bằng gió có công suất cực đại 5,1kW tại 8.000 vòng/phút và mômen xoắn cực đại 7,0 N.m tại 5500 vòng/phút, sử dụng hệ thống cung cấp nhiên liệu xăng bộ chế hòa khí (thông số kỹ thuật của động cơ được trình bày cụ thể trong bảng 3.1).

Nhằm thực hiê ̣n các thử nghiê ̣m , đường na ̣p của đô ̣ng cơ được cải tiến và lắp đă ̣t thêm vò i phun khí HHO cũng nhƣ lỗ cấp không khí . Mô ̣t hê ̣ thống điều khiển điê ̣n tử cung cấp khí HHO cho đô ̣ng cơ theo các chế đô ̣ vâ ̣n hành được thiết kế và

chế ta ̣o nhằm đảm bảo viê ̣c cung cấp đúng thời điểm và chính xác lượng khí HHO cho đô ̣ng cơ.

b) Cải tiến đường nạp hỗn hợp nhiên liệu

Theo kết quả nghiên cứu lý thuyết ở mục 2.3.1.2 đường na ̣p của đô ̣ng cơ (đoa ̣n nối từ chế hòa khí với đô ̣ng cơ ) được cải tiến để lắp thêm 2 vòi phun . Theo đó , đường na ̣p này được khoan 2 lỗ đường kính 5mm lệch nhau 1800 để thuận tiện cho việc lắp đặt các đường ống dẫn. Lỗ thứ nhất lắp ống bổ sung thêm không khí cách bộ chế hòa khí 20mm, lỗ thứ hai cách bộ chế hòa khí 30mm lắp vòi phun khí HHO (Hình 4.3).

Hình 4.3 Đường nạp đã cải tạo thêm lỗ bổ sung không khí và lỗ phun khí HHO c) Lắp cảm biến đo tốc độ động cơ

Để phục vụ cho quá trình đo tốc đô ̣ vòng quay , trên trục cam của động cơ có lắp thêm một trục đường kính 12mm đưa ra ngoài để lắp cảm biến tốc độ động cơ (Hình 4.4 và Hình 4.5).

Cảm biến tốc độ truyền tín hiệu vòng quay cho bộ điều khiển EHC (Electronic HHO Control) tính toán lượng nhiên liệu khí HHO phun vào đường ống nạp, ngoài ra còn đƣợc sử dụng để tính toán thời điểm phun.

Hình 4.4 Trục cam có lắp thêm trục cảm biến tốc độ

quay động cơ Hình 4.5 Lắp cảm biến tốc độ

d) Lắp vòi phun khí HHO

Sử dụng vòi phun khí LPG có tốc độ dòng chảy 4 ÷ 100ml; độ rộng xung 3,4÷24ms; áp suất khí 255kPa, nhiệt độ làm việc -4 0C ÷ 120 0C, điện áp 6V ~16V để làm vòi phun khí HHO. Khi chƣa có dòng điện chạy qua cuộn dây của nam châm điện, lò xo ép kim phun xuống đế.

Lúc này, vòi phun ở trạng thái đóng kín (Hình 4.6)

Khi có dòng điện kích thích, nam

châm điện sẽ hút lõi từ, kim phun đƣợc nâng lên khoảng 0,1mm. Nhiên liệu sẽ đƣợc phun qua tiết diện hình vành khuyên có kích thước hoàn toàn xác định. Việc đóng mở kim phun của vòi phun khí HHO kiểu điện từ bằng cách thay đổi dòng điện tác dụng lên cuộn dây của vòi phun. Nếu độ chênh áp trước và sau lỗ phun được duy trì không đổi thì lƣợng nhiên liệu cung cấp chỉ phụ thuộc vào thời gian mở kim phun hay phụ thuộc vào độ rộng xung phun đƣợc tính toán bởi EHC theo các chế độ làm việc cụ thể của động cơ.

e) Bộ điều khiển hệ thống cung cấp khí HHO (EHC)

Bộ điều khiển hệ thống cung cấp khí HHO (được trình bày cụ thể ở phụ lục 3) gồm các khối mạch: khối nguồn, khối ghi nhận tín hiệu từ cảm biến, khối vi xử lý, khối điều khiển cơ cấu chấp hành và khối kết nối với máy tính. Khối tín hiệu từ cảm biến cho phép tính toán đƣợc lƣợng khí HHO theo các chế độ làm việc của động cơ. Sau khi vi xử lý tính toán, lƣợng khí HHO sẽ đƣa ra tín hiệu xung để mở vòi phun khí HHO khi xupáp nạp mở. Lƣợng khí HHO đi vào động cơ đƣợc xác định thông qua thời gian mở vòi phun, áp suất phun và tiết diện lưu thông của vòi phun. Trong quá trình nghiên cứu, việc thay đổi lƣợng khí HHO để tìm ra tỷ lệ tối ƣu giữa khí HHO và xăng đƣợc thực hiện thông qua khối kết nối giữa máy tính và bộ điều khiển điện tử EHC (Hình 4.7).

Hình 4.6 Vòi phun khí HHO

Hình 4.7 Bộ EHC điều khiển hệ thống nhiên liệu phun khí HHO Giao diện điều khiển hệ thống cung cấp khí HHO

Giao diện điều khiển hệ thống cung cấp nhiên liệu khí HHO để hiển thị các thông số của các cảm biến và điều chỉnh lƣợng nhiên liệu phun, thay đổi thời điểm phun, bật tắt các công tắc..., trong quá trình thực nghiệm thì bộ điều khiển EHC phải đƣợc điều khiển từ máy tính. Trong đề tài, việc kết nối bộ điều khiển với máy tính đƣợc thực hiện bằng phần mềm kết nối Delphi. Với giao diện xây dựng trên phần mềm cho phép người thực hiện thay đổi được các thông số theo mục đích đặt ra (Hình 4.8).

Hình 4.8 Giao diện chương trình điều khiển quá trình phun khí HHO Các chức năng chính của giao diện gồm:

- Điều chỉnh lƣợng nhiên liệu phun khí HHO trong 1 chu trình bằng cách điều khiển thời gian phun.

- Điều chỉnh thời điểm phun khí HHO.

- Thu nhận tín hiệu từ các cảm biến như tốc độ động cơ, lưu lượng khí nạp, nhiệt độ khí nạp, áp suất phun khí HHO, lƣợng nhiên liệu HHO cung cấp...

- Các chức năng đóng mở van điện từ và đóng mở vòi phun

- Thực hiện quá trình đo và ghi lại kết quả trung bình của phép đo trong thời gian của phép đo do người thực nghiệm đặt trên giao diện.

4.1.2.2 Thiết bị thực nghiê ̣m a) Phanh thủy lực

Phanh thủy lực (Didacta T101D) gồm có hai thành phần chính là rôto và stato. Rôto gồm có 7 cánh nối với trục khuỷu động cơ thông qua khớp nối các đăng.

Stato gồm 13 cánh tĩnh được đúc liền thành một khối tạo ra các khoang chứa nước bên trong và bên ngoài stato có một cảm biến mômen 30

Khi động cơ hoạt động, dẫn động rôto quay theo, nước trong stato cản lại làm cho stato dịch chuyển tác dụng lên cảm biến mômen. Mômen thu nhận tín hiệu và đƣa về bộ điều khiển EC (Electronic Control) (Hình 4.9).

Bộ điều khiển EC thực hiện quá trình đo và ghi lại kết quả trung bình của phép đo trong thời gian của phép đo, do người thực nghiệm đặt trên giao diện từ máy tính.

Hình 4.9 Bộ điều khiển EC kết nối với máy tính Sai số thiết bị băng thử là 1% .

Công suất động cơ thực nghiệm (theo từng chế độ).

. . ( ) 30

eb b

M n

Ne  W

Trong đó: Meb: trị số mômen phanh (Nm).

nb: tốc độ băng chế độ đo (vg/ph).

Công suất lớn nhất băng thử Neb = 81kW đo thông qua cảm biến mômen và cảm biến tốc độ.

b) Hệ thống đo lượng tiêu hao nhiên liệu AVL-733S

Hệ thống AVL-733S đo lƣợng nhiên liệu tiêu hao của động cơ bằng cách cân lƣợng nhiên liệu trong bình chứa. AVL-733S có thể đo liên tục lƣợng nhiên liệu trong một khoảng thời gian từ khi đầy bình đến khi nhiêu liệu trong bình giảm tới mức 0.

Sai số của thiết bị là 0,1%.

Dải đo từ 0 đến 150 kg/h, có thể cho phép tới 400 kg/h 17

Hệ thống đo lƣợng tiêu hao nhiên liệu AVL-733S thực hiện quá trình đo và ghi lại kết quả trung bình của phép đo trong thời gian của phép đo, do người thực nghiệm đặt trên giao diện từ máy tính (Hình 4.10).

Hình 4.10 Giao diện hệ thống đo suất tiêu hao nhiên liệu AVL-733S c) Tủ phân tích khí xả CEBII

Tủ phân tích khí xả CEBII (Combustion Emission Bench) là hệ thống bao gồm toàn bộ các môđun thực hiện quá trình phân tích các thành phần khí xả (các bộ phân tích) và các thiết bị đảm bảo điều kiện làm việc đúng của hệ thống nhƣ: khối làm nóng (HSU), khối chuẩn đoán, khối điều khiển (Hình 4.11).

Toàn bộ hoạt động của hệ thống có thể thực hiện thông qua máy tính công nghiệp nằm trong tủ hoặc điều khiển bằng tay thông qua màn hình sử dụng giao diện của máy tính điều khiển (tủ làm việc độc lập). Trong thời gian máy tính này

đƣợc kết nối với máy tính chủ (CESAR) khi chạy động cơ theo chu trình, mọi hoạt động của tủ sẽ đƣợc điều khiển tự động từ máy tính chủ 16.

Sai số của thiết bị phân tích khí thải là 0,3% giá trị cực đại của dải đo.

1. Máy tính tích hợp trong tủ

2. Khối SCU

2a: Khối làm nóng, 2b: Khối làm lạnh, 2c: Khối điều khiển SCU 2d: Vùng dành cho ERG 3. 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 Hình 4.11 Tủ phân tích khí xả CEBII

Tủ phân tích khí xả CEBII với kết cấu là hệ thống đo lường thực hiện bởi các môđun cho phép đo đối với các thành phần: Mônôxit cacbon (CO), Cacbonic (CO2), ôxy (O2), oxit nitơ (NOx), hyđrôcacbon (HC) và hệ số dƣ lƣợng không khí  có trong khí xả .

Máy tính điều khiển của hãng AVL cung cấp một giao diện sử dụng trên cơ sở đường truyền tốc độ cao.