Nghiên cứu hoàn thiện chương trình tính toán cho thiết bị phân tích quá trình công tác của động cơ đốt trong

Việc nghiên cứu lý thuyết, điều chỉnh tối ưu nâng cao công suất cho động cơ đốt trong là rất cần thiết trong quá trình nghiên cứu nhiên liệu mới, khai thác, sửa chữa động cơ đốt trong. Hiện nay vẫn sử dụng thiết bị cơ khí, nhưng loại này có độ trễ lớn, độ chính xác thấp, tùy thuộc vào kinh nghiệm của người sử dụng, rất khó để tính toán, so sánh và phân tích. Việc sử dụng kỹ thuật số để đo lường và phân tích có lợi thế rõ ràng so với các hệ cơ khí: độ chính xác rất cao, có khả năng tự động tính toán, đo đạc, phân tích rất nhiều thông số khác nhau theo thời gian thực.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Nghiên cứu hoàn thiện chương trình tính toán cho thiết bị phân tích quá trình công tác của động cơ đốt trong THE INTERNATIONAL CONFERENCE ON MARINE SCIENCE AND TECHNOLOGY 2016 Nghiên cứu hoàn thiện chương trình tính toán cho thiết bị phân tích quá trình công tác của động cơ đốt trong Completed research program for computational analysis equipment working process of internal combustion engines Nguyễn Trí Minh, Trương Văn Đạo, Đồng Mạnh Hùng Trường Đại học Hàng hải Việt Nam, triminhdhhh@yahoo.com Tóm tắt Việc nghiên cứu lý thuyết, điều chỉnh tối ưu nâng cao công suất cho động cơ đốt trong là rất cần thiết trong quá trình nghiên cứu nhiên liệu mới, khai thác, sửa chữa động cơ đốt trong. Hiện nay vẫn sử dụng thiết bị cơ khí, nhưng loại này có độ trễ lớn, độ chính xác thấp, tùy thuộc vào kinh nghiệm của người sử dụng, rất khó để tính toán, so sánh và phân tích. Việc sử dụng kỹ thuật số để đo lường và phân tích có lợi thế rõ ràng so với các hệ cơ khí: độ chính xác rất cao, có khả năng tự động tính toán, đo đạc, phân tích rất nhiều thông số khác nhau theo thời gian thực. Vì vậy, nhóm nghiên cứu đã lựa chọn thiết kế thiết bị đo đạc và phân tích quá trình công tác của động cơ diesel bằng máy tính kết hợp với vi điều khiển. Từ khóa: Công suất động cơ đốt trong, kỹ thuật số, đo đạc và phân tích, quá trình công tác động cơ. Abstract The theoretical study, optimal correction enhance capacity for internal combustion engines are essential in the process of researching the alternative fuel, operating, repairing the internal combustion engine. Currently people use mechanical equipment, but this kind of large delays, low accuracy and depending on the user experience and is difficult to calculate, compare and analyze. Use of digital has major use to measure and analyze the evident advantages compared with mechanical system: high accuracy, with the high ability to automatically calculate, and analyze many parameters in real time. Our research focuses on design instrumentation and analysis combustion characterises of the diesel engine by computer integrating with microcontrollers. Keywords: Capacity for internal combustion engines, digital, instrumentation and analysis, combustion characterises. 1. Giới thiệu thiết bị Hệ thống đo lường và phân tích quá trình công tác cho động cơ Diesel đã trở lên một nhu cầu bức thiết đối với các kỹ sư trong việc thiết kế, khai thác, hiệu chỉnh tối ưu nâng cao công suất và chẩn đoán tình trạng kỹ thuật của hệ động lực tàu thuỷ. Xuất phát từ nhu cầu đó một số hãng trên thế giới đã phát triển hệ thống này như AVL, Kistler, PCB,… Một trong những trở ngại để có thể áp dụng thiết bị ngoại nhập đó là giá thành các hệ thống này thường rất đắt. Theo chúng tôi biết, ở Việt Nam chưa có một cơ sở nghiên cứu hoặc công ty nào phát triển những hệ thống như vậy. Bài viết này chúng tôi muốn giới thiệu một hệ thống dùng để đo đạc và phân tích quá trình công tác cho động cơ đốt trong sử dụng máy vi tính kết hợp với vi điều khiển (µC). Một số ưu điểm nổi bật đó là chính xác, tin cậy, giá thành hạ, dễ lắp đặt, có nhiều tiện ích, có thể áp dụng cho bất kỳ động cơ đốt trong nào kể cả với động cơ cao tốc. So sánh với các thiết bị nhập ngoại sản phẩm của chúng tôi có giá thành hạ, chi phí huấn luyện, bảo dưỡng, thay thế thấp hơn, lắp đặt đơn giản, nhiều tiện ích như sau: - Tốc độ truyền 1 MBps; - Truyền xa đến 1 km; HỘI NGHỊ QUỐC TẾ KHOA HỌC CÔNG NGHỆ HÀNG HẢI 2016 176 THE INTERNATIONAL CONFERENCE ON MARINE SCIENCE AND TECHNOLOGY 2016 - Cách ly điện 2.4 kV; - Đo 2 kênh áp suất cháy, 1 kênh áp suất phun nhiên liệu; - Phần cứng chính xác, gọn nhẹ, dễ sử dụng; - Phần mềm thiết kế khoa học, dễ dùng, nhiều tiện ích; - Có nhiều tính toán, đồ thị hơn; - Thể hiện được góc đóng mở xupap trên đồ thị; - Có hay không có thiết bị xác định góc quay (Encoder hay Proximity) vẫn có thể đo được; - So sánh tất cả các đồ thị tính toán được theo thời gian; - Tính chính xác công suất chỉ thị của động cơ đốt trong; - Có thể so sánh dữ liệu giữa các lần đo khác nhau, các động cơ khác nhau; - Có thể so sánh dữ liệu của các kiểu động cơ khác nhau (2/4 kỳ); - Tín hiệu trung thực; - Công cụ Engine Report, đơn giản, dễ dùng thuận tiện cho báo cáo, có tính năng tạo Report từ File Template của những lần đo trước; - Có thể xuất dữ liệu đo được ra File Excel dùng để nghiên cứu tiếp theo, các hãng khác không có tính năng này. 2. Cơ sở lý thuyết, tính toán thiết kế thiết bị phân tích Để tính toán các thông số động lực học cho động cơ đốt trong ta xây dựng mô hình tính như sau: Hình 2.1. Mô hình tính toán cho động cơ đốt trong H: chiều cao từ đỉnh piston, D: đường kính xy lanh, P: lực do áp suất trong buồng đốt, l: chiều dài biên, 2R: hành trình piston, α: góc quay trục khủy. γ: góc kẹp biên. Tính mô men quay theo áp suất cháy Theo hình 2.1 ta tính được công thức như sau: R sin(  arcSin( Sin( ) ))  * D2 l ;  (1) M  p*S 2 R N /m  * 4 2* Cos(arcSin( Sin( ) )) l Tính công suất chỉ thị Và tính đ ...