Bài giảng Thí nghiệm ô tô
1.1. Mục đích thí nghiệm
Thí nghiệm ôtô chiếm vị trí rất quan trọng trong nền công nghiệp ôtô.
Mục đích của việc thí nghiệm là để đánh giá hoặc phát hiện các ưu nhược điểm
của các chi tiết, các cụm chi tiết và toàn bộ ôtô về các mặt như:
Thông số kỹ thuật và tính năng làm việc cơ bản.
Độ tin cậy làm việc.
Độ bền và tuổi thọ.
Tóm lại, nhờ có thí nghiệm chúng ta có thể đánh giá chất lượng của chi
tiết, của cụm và toàn bộ ôtô một cách tổng thể và từ đó có cơ sở đề xuất cải tiến
và hoàn thiện chúng nhằm đảm bảo sản xuất được những ôtô ngày càng có chất
lượng cao. Cần chú ý rằng chữ thí nghiệm có thể được hiểu theo nghĩa hẹp, như
thí nghiệm xác định độ cứng của lò xo ly hợp, nhưng cũng có thể nghĩa rất rộng
như thí nghiệm đánh giá chất lượng làm việc của ôtô trong điều kiện sử dụng
v.v
Quy mô và độ phức tạp của thí nghiệm phụ thuộc vào mục đích đề ra ban
đầu.
Tuỳ theo mục đích và tính chất của thí nghiệm mà đề ra chương trình thí
nghiệm bao gồm:
Phương pháp tiến hành và thời gian thí nghiệm.
Đối tượng dùng cho thí nghiệm.
Trang thiết bị dùng cho thí nghiệm.
Vị trí, chế độ và điều kiện thí nghiệm.
Phương pháp xử lý số liệu thí nghiệm.
Tóm tắt nội dung tài liệu: Bài giảng Thí nghiệm ô tô
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT HƯNG YÊN KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC BÀI GIẢNG HỌC PHẦN: THÍ NGHIỆM Ô TÔ SỐ TÍN CHỈ: 02 LOẠI HÌNH ĐÀO TẠO: ĐẠI HỌC CHÍNH QUY NGÀNH: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT Ô TÔ Hưng Yên - 2015 Khoa Cơ khí Động lực Trường Đại Sư phạm Kỹ thuật Hưng Yên Trang 1 CHƢƠNG I CÁC VẤN ĐỀ CƠ BẢN TRONG ĐO LƢỜNG KỸ THUẬT 1.1. Mục đích thí nghiệm Thí nghiệm ôtô chiếm vị trí rất quan trọng trong nền công nghiệp ôtô. Mục đích của việc thí nghiệm là để đánh giá hoặc phát hiện các ưu nhược điểm của các chi tiết, các cụm chi tiết và toàn bộ ôtô về các mặt như: Thông số kỹ thuật và tính năng làm việc cơ bản. Độ tin cậy làm việc. Độ bền và tuổi thọ. Tóm lại, nhờ có thí nghiệm chúng ta có thể đánh giá chất lượng của chi tiết, của cụm và toàn bộ ôtô một cách tổng thể và từ đó có cơ sở đề xuất cải tiến và hoàn thiện chúng nhằm đảm bảo sản xuất được những ôtô ngày càng có chất lượng cao. Cần chú ý rằng chữ thí nghiệm có thể được hiểu theo nghĩa hẹp, như thí nghiệm xác định độ cứng của lò xo ly hợp, nhưng cũng có thể nghĩa rất rộng như thí nghiệm đánh giá chất lượng làm việc của ôtô trong điều kiện sử dụng v.v Quy mô và độ phức tạp của thí nghiệm phụ thuộc vào mục đích đề ra ban đầu. Tuỳ theo mục đích và tính chất của thí nghiệm mà đề ra chương trình thí nghiệm bao gồm: Phương pháp tiến hành và thời gian thí nghiệm. Đối tượng dùng cho thí nghiệm. Trang thiết bị dùng cho thí nghiệm. Vị trí, chế độ và điều kiện thí nghiệm. Phương pháp xử lý số liệu thí nghiệm. 1.2. Các dạng thí nghiệm ôtô Thí nghiệm ôtô được phân loại theo: Mục đích thí nghiệm. Tính chất thí nghiệm. Vị trí tiến hành thí nghiệm. Khoa Cơ khí Động lực Trường Đại Sư phạm Kỹ thuật Hưng Yên Trang 2 Đối tượng thí nghiệm. Cường độ và thời gian thí nghiệm. Theo mục đích thí nghiệm ta có thí nghiệm kiểm tra kiểm tra ở nhà máy sản xuất, thí nghiệm trong điều kiện sử dụng, thí nghiệm trong nghiên cứu khoa học. Theo tính chất thí nghiệm ta có thí nghiệm để xác định tính chất kéo, tính nhiên liệu, tính chất phanh, tính ổn định và điều khiển, tính êm dịu chuyển động, tính cơ động, độ tin cậy làm việc, độ mòn, độ bềncủa ôtô. Theo vị trí tiến hành thí nghiệm ta có thí nghiệm trên bệ thử (trong phòng thí nghiệm), thí nghiệm ở bãi thử, thí nghiệm trên đường. Thí nghiệm trên bệ thử có thể tiến hành cho từng chi tiết, cho từng cụm hoặc cho cả ôtô một cách dễ dàng hơn so với khi thí nghiệm trên đường. Theo đối tượng thí nghiệm ta có thí nghiệm mẫu ôtô đơn chiếc, thí nghiệm mẫu ôtô của một đợt sản xuất nhỏ, thí nghiệm ôtô được sản xuất đại trà. Theo cường độ và thời gian thí nghiệm ta có thí nghiệm bình thường theo quy định và thí nghiệm tăng cường. Ở thí nghiệm tăng cường thì thời gian thường được rút ngắn và chế độ tải trọng tăng. 1.3. Yêu cầu đối với thiết bị đo Thiết bị đo dùng cho thí nghiệm cần đảm bảo những yêu cầu chính sau đây: Đảm bảo độ chính xác cần thiết cho thí nghiệm. Không bị ảnh hưởng bởi rung động, điều này rất cần thiết đối với thí nghiệm trên đường. Đặc tính của thiết bị đo cần phải tuyến tính hoặc rất gần với tuyến tính trong suốt phạm vi đo. Trọng lượng và kích thước nhỏ để có thể đặt được ở trong ôtô. Điều này rất quan trọng khi thí nghiệm trên đường. Không bị ảnh hưởng bởi khí hậu và thời tiết. Câu hỏi ôn tập Câu 1: Nêu mục đích của thí nghiệm ôtô? Câu 2: Các dạng thí nghiệm ôtô? Câu 3: Yêu cầu của thiết bị đo trong thí nghiệm ôtô? Khoa Cơ khí Động lực Trường Đại Sư phạm Kỹ thuật Hưng Yên Trang 3 CHƢƠNG II CÁC LOẠI CẢM BIẾN DÙNG TRONG THÍ NGHIỆM 2.1. Định nghĩa và phân loại cảm biến Cảm biến là bộ phận để nhận tín hiệu về trang thái của tín hiệu cần đo và biến đổi nó thành tín hiệu điện tương ứng. Trong thí nghiệm ôtô thường dùng cảm biến để đo các đại lượng: chuyển dịch, tốc độ, gia tốc, lực, áp suất và ứng suất. Khi nghiên cứu động cơ đốt trong cũng như những cơ cấu khác của ôtô có thể dùng đến cảm biến loại nhiệt, loại quang và loại hoá, hall, áp suất Cảm biến còn phân loại theo nguyên lý biến đổi đại lượng không điện thành đại lượng điện theo hai nhóm lớn: Nhóm phát điện (gênêratơ): ở nhóm này các đại lượng không điện từ đối tượng cần đo được biến đổi thành sức điện động hoặc cường độ dòng điện, chẳng hạn như cảm biến điện cảm, cảm biến thạch anh, cảm biến quang, cảm biến hall và những cảm biến khác không cần nguồn điện bởi vì chính các cảm biến ấy là nguồn phát điện. Nhóm thông số: ở nhóm này đại lượng không điện từ đối tượng cần đo sẽ biến đổi thành một hoặc vài thông số điện của cảm biến như điện trở tenxơ, cảm biến điện dung, cảm biến điện từ, cảm biến con trượt. 2.2. Cấu tạo các loại cảm biến 2.2.1. Cảm biến điện áp a. Nguyên lý hoạt động Nguyên lý cảm biến điện áp Hình vẽ Hiệu ứng áp điện (piezo- electric): Ở trạng thái ban đầu các tinh thể thạch anh là trung hòa về điện, tức là các ion dương và ion âm cân bằng như hình 2.1A. Khi có áp lực bên ngoài tác dụng lên một tinh thể thạch anh làm cho mạng tinh thể bị biến dạng. Điều này dẫn đến sự dịch chuyển các ion. Một điện áp điện (B) Hình 2.1: Nguyên lý hoạt động của hiệu ứng áp điện. Khoa Cơ khí Động lực Trường Đại Sư phạm Kỹ thuật Hưng Yên Trang 4 được tạo ra. Ngược lại, khi ta đặt vào một điện áp, điều này dẫn đến một biến dạng tinh thể và bảo toàn lực (hình 2.1C). A. Thạch anh tinh thể ở trạng thái chưa làm việc; B. Tác động của một lực bên ngoài; C. đặt vào một điện áp; 1. Áp lực; 2. Ion chiếm chỗ; 3. Điện áp tạo ra; 4. Phương tác động; 5. Biến dạng của tinh thể; 6. Cung cấp điện áp. b. Ứng dụng Cảm biến áp điện được ứng dụng rất rộng rãi trong cơ khí và ngành công nghệ ôtô. Chẳng hạn như: cảm biến kích nổ, cảm biến áp suất, cảm biến siêu âm, cảm biến gia tốc. Ứng dụng cảm biến điện áp Hình vẽ Cảm biến tiếng gõ được đặt nắp trên động cơ dưới đầu xi lanh. Thành phần áp điện trong cảm biến kích nổ được chế tạo bằng tinh thể thạch anh là những vật liệu khi có áp lực sẽ sinh ra điện áp. Phần tử áp điện được thiết kế có kích thước với tần só riêng trùng với tần số rung của động cơ khi có hiện tượng kích nổ để xẩy ra hiện tượng cộng hưởng (f=7kHz). Như vậy, khi có kích nổ, tinh thể thạch anh sẽ chịu áp lục lớn nhất và sinh ra một điện áp. Hình 2.2: Cảm biến tiếng gõ Khoa Cơ khí Động lực Trường Đại Sư phạm Kỹ thuật Hưng Yên Trang 5 2.2.2. Cảm biến cảm ứng từ a. Nguyên lý hoạt động Nguyên lý hoạt động Hình vẽ Những cảm biến này làm việc trên nguyên lý phát sinh sức điện động trên mạch khi từ thông thay đổi. Nguyên lý làm việc của cảm biến này được trình bày trên hình 2.3. Cảm biến cấu tạo bởi khung dây điện quay trong trường nam châm vĩnh cửu gây nên bởi hai cực bắc N và nam S. Khi khung dây điện quay như vậy thì từ thông đi qua dây điện sẽ thay đổi và sức điện động e (tín hiệu ra) sinh ra ở hai đầu ra của khung dây điện sẽ tỷ thuận với tốc độ thay đổi từ thông đi qua khung dây điện. Hinh 2.3: Sơ đồ nguyên lý làm việc của cảm biến cảm ứng từ. Sức điện động e được biểu diễn dưới công thức: dt d We Trong đó: W: Số vòng dây của khung dây dt d : Tốc độ thay đổi từ thông đi qua dây điện. b. Ứng dụng Ứng dụng cảm biến cảm ứng từ Hình vẽ Ứng dụng thực tế đối với cảm biến tốc độ bánh xe: Cảm biến này bao gồm: một nam châm được bao kín bằng một cuộn dây và các vòng cảm biến. Nam châm và cuộn dây được đặt cách các vòng cảm biến một khoảng xác Khoa Cơ khí Động lực Trường Đại Sư phạm Kỹ thuật Hưng Yên Trang 6 định. Khi răng của vòng cảm biến 4 không nằm đối diện cực từ, thì từ thông đi qua cuộn dây cảm ứng sẽ có giá trị thấp vì khe hở không khí lớn lên có từ trở cao. Khi một răng đến gần cực từ của cuộn dây, khe hở không khí giảm dần khiến từ thông tăng nhanh. Như vậy, nhờ sự biến thiên từ thông, trên cuộn dây sẽ xuất hiện một sức điện động cảm ứng. Khi răng vòng cảm biến đối diện cuộn dây từ thông đạt giá trị cực đại nhưng điện áp ở hai đầu cuộn dây bằng không. Khi răng của vòng cảm biến di chuyển ra khỏi cực từ, khe hở không khí tăng dần làm từ thông giảm sinh ra một sức điện động theo chiều ngược lại. Việc luân chuyển các bánh xe sẽ thay đổi khe hở dẫn đến làm thay đổi từ trường. Những thay đổi của từ trường tạo ra điện áp xoay chiều trong cuộn dây. Các tần số tín hiệu thay đổi như tốc độ bánh xe tăng hoặc giảm. Hình 2.4: Cảm biến tốc độ. 1. Nam châm vĩnh cửu; 2. Cuộn dây; 3. Từ trường; 4. Vòng cảm biến; 5. Khe hở không khí; 6. Cáp kết nối. Cảm biến vị trí trục cam: Cảm biến vị trí trục cam có thể đặt trên vành đai puly cam hoặc có thể tích hợp trong bộ chia điện. Bộ phận chính của cảm biến là một cuộn cảm ứng, một nam châm vĩnh cửu và một rotor dùng để khép mạch từ có số răng như hình 2.5. Về cơ bản nguyên lý tương tự như cảm biến tốc độ. Việc luân chuyển trục cam sẽ thay đổi khe hở dẫn đến làm thay đổi từ trường. Sự biến thiên từ trường tạo ra điện áp xoay chiều trong cuộn dây. Tần số này thay đổi như hình 2.5. Cảm biến giúp Hình 2.5: Cảm biến vị trí trục cam. 1. Cảm biến vị trí trục cam; 2. Vòng cảm biến trục cam. Khoa Cơ khí Động lực Trường Đại Sư phạm Kỹ thuật Hưng Yên Trang 7 xác định góc chuẩn của trục cam, từ đó xác định điểm chết trên và kỳ nén của mỗi xi lanh để đánh lửa. 2.2.3. Cảm biến áp suất a. Nguyên lý hoạt động Nguyên lý hoạt động cảm biến áp suất Hình vẽ minh họa Cảm biến áp suất thường được sử dụng để đo áp suất trong ôtô. Cấu tạo quan trọng nhất của cảm biến áp suất là: Chip silicon 5, trong chip silicon có màng 1 và các điện trở được mắc với nhau theo hình cầu Wheatstone. Khi áp suất cao, khi đó màng 5 tác dụng làm các điện trở biến. Các điện trở biến dạng được kết nối với nhau theo hình cầu mạch Wheatstone. Và khi đó các điện trở thay đổi về giá trị điện trở dẫn đến thay đổi điện áp trên các điện trở đo. Điện trở um cũng thay đổi phù hợp. Sự thay đổi đó phù hợp với áp suất trên màng. Hình 2.6: Cảm biến áp suất. 1. Màng; 2. Chân không; 3. Thủy tinh chịu nhiệt; 4. Mạch cầu; 5. Chip silicon. b. Ứng dụng Ứng dụng cảm biến áp suất Hình vẽ Cảm biến áp suất đường ống nạp (MAP). Cảm biến MAP được đặt tại dẫn khí nạp. Cảm biến nhằm xác định áp suất hiện tại trong đường ống nạp. Điều đó là rất cần thiết để điều chỉnh chính xác tỷ lệ hòa khí. Cảm biến MAP được cung cấp bởi một điện áp tham chiếu 5V. Cảm Khoa Cơ khí Động lực Trường Đại Sư phạm Kỹ thuật Hưng Yên Trang 8 biến bao gồm một tấm chip silicon. Mặt ngoài của tấm silicon tiếp xúc với áp suất đường ống nạp. Hai mặt của tấm được phủ thạch anh để tạo thành điện trở áp điện. Khi áp suất đường ống nạp thay đổi, giá trị của điện trở áp điện sẽ thay đổi. Các điện trở áp điện được nối thành cầu Wheastone. Hình 2.7: Cảm biến áp suất đường ống nạp. Cảm biến áp suất nhiên liệu. Cảm biến được lắp đặt ống phân phối của hệ thống cung cấp nhiên liệu. Cảm biến nhằm xác định áp suất nhiên liệu. Việc xác định áp suất được thực hiện bằng cách sử dụng một màng mỏng bằng thép có thể thay đổi điện trở. Việc làm biến dạng màng thép sẽ tạo ra sự thay đổi điện trở, việc thay đổi điện trở này tỷ lên với áp suất nhiên liệu và được khuyếch đại trong IC khuyếch đại 2. Hình 2.8: Cảm biến áp suất nhiên liệu. Hình 2.9: Cấu tạo cảm biến áp suất nhiên liệu. 1. Dây kết nối; 2. IC khuyếch đại; 3. Màng ngăn thép; 4. Áp suất nhiên liệu; 5. Vỏ. 2.2.4. Cảm biến Hall Khoa Cơ khí Động lực Trường Đại Sư phạm Kỹ thuật Hưng Yên Trang 9 a. Nguyên lý hoạt động Nguyên lý cảm biến Hall Hình vẽ Hiệu ứng Hall ở đây được tạo ra bởi một tấm bán dẫn (IC hall). Khi cung cấp một điện áp một chiều U thì có một dòng điện phân bố đều trên toàn bộ bề mặt của tấm IC Hall và tạo ra từ trường xung quang tấm Hall. Khi ta thay đổi từ trường dẫn đến sự thay đổi các điện tử, các điện tử này bất ngờ chệch hướng quỹ đạo hiện tại. Kết quả là tấm Hall đưa ra một hiệu điện thế Hall (hình 2.10). Hình 2.10: Nguyên lý cảm biến HALL. b. Ứng dụng Ứng dụng cảm biến Hall Hình vẽ Cảm biến vị trí trục khuỷu: Cảm biến Hall được lắp gần bánh đà hoặc Puli trục khuỷu. Cảm biến xác định vị trí của trục và tốc độ của trục khuỷu. Các tín hiệu từ cảm biến vị trí suất ra là ở dạng xung. Các xung này được đưa tới ECU. Theo sơ đồ nguyên lý, khí có nguồn cung cấp đến IC Hall và có từ thông đi qua nó thì IC Hall sẽ cho một tín hiệu điện áp. Khi cực bắc lại gần IC Hall thì IC Hall sẽ tạo ra điện áp. Còn cực nam lại gần IC Hall thì sự thay đổi điệp áp là rất nhỏ so với cực bắc, do đó Hình 2.11: Cảm biến vị trí trục khuỷu. Cặp cực từ; 2. Cảm biến tốc độ động cơ; 3. Khoảng cách giữa cặp cực và cảm biến tốc độ; 4. Khoảng cách giữa các xung; 5. Tín hiệu từ cảm biến tốc độ. Khoa Cơ khí Động lực Trường Đại Sư phạm Kỹ thuật Hưng Yên Trang 10 điện áp lúc này là 0V. Cảm biến mô men: Khi người lái điều khiển vô lăng, mô men lái tác dụng lên trục của cảm biến mô men thông qua trục lái chính. Khi đó làm quay rotor của cảm biến. Trên Stator là đĩa phân đoạn có tác dụng ngăn IC hall tiếp xúc với từ trường. Trên rotor có các nam châm, do đó khi quay rotor làm cho IC Hall tiếp xúc với từ trường. Khi tiếp xúc sẽ sinh ra các điện áp. Khi không tiếp xúc thì điện áp mất. Hình 2.12: Cấu tạo cảm biến mô men. 1. IC Hall; 2. Rotor; 3. Stator. 2.2.5. Manheto – điện trở suất a. Nguyên lý hoạt động Nguyên lý hoạt động Hình vẽ Dó là liên kết từ hóa trong một vật liệu sắt từ. Vật liệu sắt từ gồm nhiều lớp. Mỗi một lớp là một lớp từ hóa. Nếu không có sự ảnh hưởng của từ hóa bên ngoài, thì sự liên kết của mỗi lớp từ hóa là ngẫu nhiên. Nếu một từ trường ngoài tác dụng vào vật liệu sắt từ, thì các thành phần từ hóa sẽ phù hợp với từ trường bên ngoài. Sự liên kết của các thành phần từ hóa phụ thuộc trên độ mạnh của từ trường bên ngoài: Nếu từ trường yếu, sự liên kết của thành phần từ hóa đến từ trường bên ngoài là ngẫu nhiên và do đó không đồng đều. Các vật liệu sắt từ có điện trở cao. Nếu từ trường đủ mạnh, sự liên kết của thành phần từ hóa là thống Hình 2.13: Cảm biến Manhêtô. Khoa Cơ khí Động lực Trường Đại Sư phạm Kỹ thuật Hưng Yên Trang 11 nhất với tù trường ngoài. Các vật liệu sắt từ có điện trở thấp. b. Ứng dụng Ứng dụng Hình vẽ Cảm biến tốc độ bánh xe: Cảm biến tốc độ bánh xe đặt trên các bánh xe trước và bánh sau. Cảm biến tốc độ đo tốc độ của từng bánh xe. Tạo ra các sóng vuông với tần số liên tục và tương ứng với tốc độ động cơ tăng lên. Cảm biến tốc độ bao gồm hai magneto-resistive điện trở kết nối với nhau theo dạng cầu Wheatstone. Khi vòng từ tính quay, từ thông biến thiên qua các phần tử magneto này làm cho điện thế tại các điểm giữa của hai nhánh thay đổi. Một bộ so sánh khuyếch đại căn cứ vào sự chênh lệch điện áp tại 2 điểm này sẽ tạo ra các xung vuông. Tần số các xung này bằng số cực các nam châm gắn vào vòng từ tính. Hình 2.14: Cảm biến tốc đ ... ng của ghế ngồi thành dao động theo phương thẳng đứng và qua thanh Khoa Cơ khí Động lực Đại học Sư phạm Kỹ thuật Hưng Yên Trang 126 Khi đó các ụ nhấp nhô 1 sẽ làm cho ô tô dao động. Kết thúc thí nghiệm ta quan sát được đường cong dao động của ôtô như hình 8.5. Từ các đường cong này ta có thể xác định được chu kỳ dao động T của vỏ ôtô (phần được treo) và Tbx của các bánh xe (phần không được treo), xác định biên độ dao động (các dịch chuyển) z1, z2, z3 . Từ các thông số này có thể xác định tần số dao động và độ tắt dần của dao động. Chú ý : Các ụ nhấp nhô 1 thường có chiều cao 50 mm và chiều dài cuả chúng có thể chọn 250, 500 hoặc 1000 mm tùy theo loại đường tương ứng cần thí nghiệm. Cũng với khi dùng các ụ nhấp nhô có chiều dài 120 mm và chiều cao 25 mm, 35 hoặc 50 mm, lúc đó dao động của ô tô tương tự như khi chuyển động trên đường lát đá. Ụ nhấp nhô thường làm prô hình sin. 11 có thể ghi dao động theo phương thẳng đứng trên băng giấy 4 và đó cũng dao động theo phương nằm ngang (phương dọc) của ghế ngồi vì con lắc 10 có cánh tay đòn vuông góc với nhau và có chiều dài tay đòn bằng nhau. Kết quả thí nghiệm: Giá trị đo Lần đo Chu kỳ dao động của vỏ ôtô (T) Chu kỳ dao động của các bánh xe(Tbx) Biên độ Z1 Biên độ Z2 Biên độ Z3 Lần đo 1 Lần đo 1 Lần đo 1 GTTB Khoa Cơ khí Động lực Đại học Sư phạm Kỹ thuật Hưng Yên Trang 127 8.3.2.2. Nghiên cứu độ êm dịu chuyển động của ôtô trên đường Khi thí nghiệm trên đường để xác định độ êm dịu chuyển động của ôtô người ta đo gia tốc thẳng đứng và gia tốc ngang, đo các chuyển dịch thẳng đứng của vỏ và bánh xe ôtô. Gia tốc của vỏ ôtô được ghi nhờ các gia tốc ký đặt ở các điểm khác nhau như ghế ngồi, sàn xe v.v Gia tốc góc của vỏ ôtô được nghi bằng các dụng cụ loại con quay. Chuyển dịch của vỏ ôtô được ghi bằng cách quay phim khi thí nghiệm hoặc bằng cách chụp ảnh các điểm phát sáng được gắn trên ôtô. Thí nghiệm được tiến hành cả khi tải đầy và khi không tải. Đối với ôtô du lịch thường chỉ tiến hành khi đầy tải. Độ êm dịu chuyển động của ôtô được xác định trên ba loại đường: tốt, trung bình và xấu. Tốc độ dịch chuyển của ôtô khi thí nghiệm được chọn tùy theo loại ôtô và loại đường. Thí dụ đối với ôtô du lịch dung tích nhỏ chạy trên đường nhựa tốt tốc độ có thể đạt 50, 70; 90km/h và đối với xe khách 30 90 km/h, còn khi chạy trên đường nhựa xấu đã bị hư hỏng thì tốc độ đối với xe du lịch dung tích nhỏ là 30; 45; 60 và 75 km/h, còn đối với xe khách và xe tải là 40; 45 và 60km/h. Đối với đường đất xấu tốc độ thí nghiệm chỉ ở 10; 20 và 30 km/h. Chiều dài đoạn đường thí nghiệm đối với đường nhựa tốt thường là 1000mm, còn đối với các loại đường xấu hơn có tốc độ thấp, chiều dài đoạn đường thí nghiệm có thể chọn 700, 500 và 250 m. Câu hỏi ôn tập Câu 1: Trình bày thí nghiệm đánh giá tính ổn định chuyển động của ôtô Câu 2: Trình bày thí nghiệm đánh giá độ êm dịu chuyển động của ôtô Khoa Cơ khí Động lực Đại học Sư phạm Kỹ thuật Hưng Yên Trang 128 CHƢƠNG IX THÍ NGHIỆM ĐÁNH GIÁ TÍNH KINH TẾ NHIÊN LIỆU CỦA ÔTÔ 9.1. Mục đích thí nghiệm Lượng tiêu hao nhiên liệu của ôtô khi vận hành ở các chế độ khác nhau phụ thuộc rất nhiều vào đặc điểm kết cấu của ôtô (động cơ, hệ thống truyền lực, hệ thống an toàn, hệ thống treo, hình dáng vỏ xe). Tính kinh tế nhiên liệu dùng để đánh giá chung các đặc điểm kết cấu và tính năng làm việc của các cụm chi tiết, hệ thống của ôtô có ảnh hưởng đến tiêu hao nhiên liệu khi xe làm việc ở các điều kiện vận hành khác nhau. 9.2. Tính kinh tế nhiên liệu của ôtô Do sự phức tạp đa dạng của điều kiện vận hành nên người ta phải quy định một số loại thí nghiệm đặc biệt để đánh giá tính kinh tế nhiên liệu của ôtô. Các loại thí nghiệm đó bao gồm: thí nghiệm đo tiêu hao nhiên liệu ở các chế độ kiểm tra, thí nghiệm đo tiêu hao nhiên liệu khi xe vận hành ở chế độ ổn định, đo tiêu hao nhiên liệu trên đường có prôphin dọc thay đổi, đo tiêu hao nhiên liệu khi xe hoạt động ở chế độ chu trình, đo tiêu hao nhiên liệu trong điều kiện vận hành thực tế (trên đường giao thông chung). Các thí nghiệm phải được kiểm tra điều chỉnh các hệ thống truyền lực, hệ thống phanh, các góc đặt bánh xe, áp suất lốp đúng tiêu chuẩn quy định để tránh gây ra các lực cản chuyển động làm ảnh hưởng tói kết quả đo tiêu hao nhiên liệu, trước khi tiến hành đo. Trước khi tiến hành đo, phải cho xe hoạt động (chạy quãng đường từ 30 50 km) để đạt chế độ nhiệt của dầu vôi trơn trong động cơ và hệ thống truyền lực. Khoa Cơ khí Động lực Đại học Sư phạm Kỹ thuật Hưng Yên Trang 129 9.3. Các thí nghiệm đánh giá tính kinh tế nhiên liệu của ôtô 9.3.1. Thí nghiệm đo tiêu hao nhiên liệu ở chế độ kiểm tra Thí nghiệm nhằm xác định lượng tiêu hao nhiên liệu nhỏ nhất mà xe có thể đạt được trong điều kiện vận hành tốt nhất. Trị số hao nhiên liệu ở chế độ kiểm tra được đưa vào bảng các thông số kỹ thuật của xe. Thí nghiệm được tiến hành trong điều kiện đường vận hành cho phép tiêu hao nhiên liệu nhỏ nhất vì vậy đường thí nghiệm là đường thẳng, bằng phẳng, khô và sạch, có độ bám cao. Đoạn đường đo phải có chiều dài khoảng 3km. Trạng thái của xe khi thí nghiệm là đầy tải. Trên đoạn đường đo, xe chuyển động ở tay số cao vận tốc không đổi và kinh tế (không phải vận tốc lớn nhất)để đảm bảo sao cho lượng tiêu hao nhiên liệu là nhỏ nhất. Trong thí nghiệm sử dụng dụng cụ đo lượng tiêu hao nhiên liệu có độ chính xác 1%. Thí nghiệm được tiến hành lặp đi lặp lại trên đoạn đường đo theo hai hướng chuyển động ngược chiều nhau để khắc phục ảnh hưởng của gió cũng như độ dốc mặt đường. Kết quả đo là trị số trung bình của tiêu hao nhiên liệu của tiêu hao nhiên liệu qua hai lần đo. Trong tài liệu kỹ thuật của xe thường chỉ ghi kết quả này dưới dạng: tiêu hao nhiên liệu (lit/100km) tương ứng với vận tốc kinh tế (vkt) của xe. 9.3.2. Thí nghiệm đo tiêu hao nhiên liệu ở chế độ chuyển động ổn định Thí nghiệm nhằm đánh giá lượng tiêu hao nhiên liệu của xe tương ứng với vận tốc chuyển động khác nhau. Kết quả đo thường được biểu diễn dưới dạng đường cong quan hệ lượng tiêu hao phụ thuộc vào tốc độ của ôtô. Đường thí nghiệm phải đủ dài để đảm bảo trên đoạn đường tiến hành đo tiêu hao nhiên liệu (dài 1 km) xe chuyển động ở tốc độ đo ổn định. Đường thí nghiệm thẳng, bằng phẳng, khô sạch có độ bám tốt. Xe thí nghiệm ở trạng thái không tải. Thí nghiệm đo tiến hành từ tốc độ cao nhất của xe thí nghiệm sau đó giảm dần qua mỗi lần đo 20 km/h đối với xe du lịch, 10 km/h đối với xe tải và xe buýt cho tới tốc độ ổn định nhỏ nhất của xe. Mỗi thí nghiệm được tiến hành lặp lại trên đoạn đường đo theo hai hướng chuyển động ngược chiều nhau. Trong thí nghiệm tiến hành đo các thông số thời gian chuyển động và lượng tiêu hao nhiên liệu tương ứng của xe trên đoạn đường thí nghiệm 1 km đã định. Khoa Cơ khí Động lực Đại học Sư phạm Kỹ thuật Hưng Yên Trang 130 Hình 9.1. Tiêu hao nhiên liệu theo tốc độ chuyển động Kết quả đo ở mỗi tốc độ là trị số trung bình của tiêu hao nhiên liệu qua hai lần đo. Từ các kết quả thí nghiệm tiến hành xây dựng đồ thị biểu diễn quan hệ giữa lượng nhiên liệu tiêu hao (lít/100 km) tương ứng với mỗi tốc độ chuyển động của ôtô. Hình 9.1 là dạng đồ thị biểu diễn quan hệ tiêu hao nhiên liệu theo tốc độ của ôtô. 9.3.3. Thí nghiệm đo tiêu hao nhiên liệu trên đƣờng của bãi thử chuyên dùng Thí nghiệm này để đánh giá so sánh tiêu hao nhiên liệu của các ô tô trong điều kiện vận hành trên cùng đoạn đường thí nghiệm. Trong điệu kiện vận hành thực tế, do ảnh hưởng của các phương tiện tham gia giao thông khác nên tốc độ chuyển động của xe ở các tay số thường không có khả năng phát huy trị số lớn nhất. Trong thí nghiệm này, để cho gần đúng với điều kiện đường vận hành thực tế trên đường sử dụng, người ta sử dụng các đoạn đường thí nghiệm có prôphin dọc khác nhau trong bãi thử chuyên dùng và giới hạn tốc độ lớn nhất cho phép của xe trên đoạn đường đo này. Trước khi đo, người lái xe thí nghiệm cần được vận hành thử một vài lần trên đường thí nghiệm để điều khiển xe thành thạo với thời gian ngắn nhất có thể (nhưng tốc độ xe không vượt quá giới hạn đã quy định ở thí nghiệm). Tiến hành đo tiêu hao nhiên liệu và thời gian thí nghiệm ở tất cả các đoạn đường (tương ứng với tốc độ giới hạn quy định trên đoạn đường đó) theo hai hướng chuyển động ngược chiều nhau. Từ kết quả nhận được người ta tính tốc độ trong bình và lượng tiêu hao nhiên liệu trung bình tương ứng và xây dựng đường cong biểu diễn quan hệ phụ thuộc lượng tiêu hao nhiên liệu (lít/100 km) phụ thuộc tốc độ. Hình 9.2 là dạng đường biểu diễn quan hệ lượng tiêu hao nhiên liệu lít/100 km phụ thuộc vào tốc độ khi thí nghiệm trên đường có prôphin dọc thay đổi. So sánh với đồ thị trên hình 9.1, lượng tiêu hao nhiên liệu của xe khi thí Khoa Cơ khí Động lực Đại học Sư phạm Kỹ thuật Hưng Yên Trang 131 nghiệm trên đường có prôphin dọc thay đổi của bãi thử chuyên dùng sẽ cao hơn tiêu hao nhiên liệu khi xe chuyển động ở chế độ ổn định. Hình 9.2. Tiêu hao nhiên liệu theo tốc độ trên đường của bãi thử chuyên dùng. 9.3.4. Thí nghiệm đo tiêu hao nhiên liệu khi xe chuyển động theo chu trình Thí nghiệm này tiến hành với các loại xe mà điều kiện vận hành có tính chu trình (ví dụ xe ôtô buýt trong thành phố, ôtô vận tải làm việc ở các công trường, ôtô chuyên dùng khác như xe chở thư báo, xe chở hàng) nhằm xác định lượng nhiên liêu tiêu hao theo chu trình vận hành đặc trưng của nó. Các thông số đặc trưng của chu trình vận hành thường bao gồm: quãng đường, số lần và thời gian mỗi lần dừng xe, thời gian chuyển động, số lần thay đổi tay số truyền, thời gian hoặc quãng đường chuyển động ứng với mỗi tay số, số lần ngắt ly hợp, số lần phanh và cường độ phanh, lượng nhiên liệu tiêu hao và chế độ tải của động cơ. Bằng phương pháp thống kê toán học người ta tiến hành xử lý thống kê các thông số đặc điểm của chu trình để xây dựng quy trình thí nghiệm xác định tiêu hao nhiên liệu cho chế độ vận hành theo chu trình của mỗi loại xe thí nghiệm. Quy trình này thường bao gồm các quy định như số lần ra vào số, số lần phanh, số lần dừng xe Thí nghiệm được tiến hành theo khoảng các định trước (ví dụ theo hành trình tuyến hoạt động của ôtô buýt) mà trong đó bao gồm vài chục cho tới hàng trăm chu trình. Trong thí nghiệm, người ta đo lượng nhiên liệu tiêu hao và thời gian chuyển động chung của ôtô. Từ các số liệu đo, tiến hành tính lượng tiêu hao nhiên liệu theo một đơn vị quăng đường, tốc độ trung bình (xác định theo thời gian chung bao gồm cả thời gian dừng xe) và tốc độ chuyển động trung bình (chỉ tính theo thời gian chuyển động của xe). 9.3.5. Thí nghiệm đo tiêu hao nhiên liệu trên đƣờng giao thông chung Thí nghiệm được tiến hành trên đoạn đường giao thông chung với chiều dài đo 50 100 km nhằm đánh giá tiêu hao nhiên liệu trong điều kiện vận hành Khoa Cơ khí Động lực Đại học Sư phạm Kỹ thuật Hưng Yên Trang 132 thực tế của xe. Người ta cũng tiến hành thí nghiệm trên nhiều loại đường vận hành đặc trưng (đường nhựa, đường đá, đường đất). Tiến hành thí nghiệm hai lần trên đoạn đường thí nghiệm và theo hai hướng chuyển động ngược chiều nhau. Các thông số đo bao gồm quãng đường, thời gian vận hành và lượng nhiên liệu tiêu hao. Để thuận lợi cho việc đánh giá so sánh, trong mỗi thí nghiệm còn ghi lại các đặc điểm của đoạn đường vận hành trong khi thí nghiệm, chế độ tải trọng, tình trạng mặt đường và các nhiễu (do các phương tiện giao thông khác, do thời tiết) ảnh hưởng trong quá trình thí nghiệm. Kết hợp với việc đo lượng nhiên liệu tiêu hao người ta cũng xác định cả lượng tiêu hao dầu bôi trơn động cơ và của hệ truyền lực. 9.4. Dụng cụ đo lƣợng tiêu hao nhiên liệu Để xác định lượng nhiên liệu tiêu hao trong các thí nghiệm về tính kinh tế nhiên liệu của ô tô người ta sử dụng các phương pháp: TT Dụng cụ do lƣợng nhiên liệu tiêu hao Hình vẽ 1 Phương pháp thể tích: Đo thời gian tiêu hao của lượng nhiên liệu chứa trong ống đo có thể tích xác định. Hình 9.3 trình bày sơ đồ nguyên lý đo theo phương pháp thể tích. Nhiên liệu cung cấp cho động cơ được đưa vào từ hai nguồn: từ thùng chứa nhiên liệu của xe và từ ống đo có thể tích biết trước. Dụng cụ đo có các van điều khiển để lấy nhiên liệu từ một trong các nguồn trên. Ống đó có hình dạng hình trụ được khắc vạch chia hoặc có dạng các bình Hình 9.3. Sơ đồ nguyên lý phương pháp thể tích để đo tiêu hao nhiên liệu: 1. Nguồn sáng; 2. Ống đo; 3. Cảm biến Khoa Cơ khí Động lực Đại học Sư phạm Kỹ thuật Hưng Yên Trang 133 cầu có các phần thể tích xác định và làm to nhỏ khác nhau cho phù hợp với các thí nghiệm có lượng tiêu hao nhiên liệu nhiều hay ít (hình 9.4). Khi sử dụng ống đo kiểu hở (hình 9.4a), ống đo được đặt giữa bơm cung cấp nhiên liệu và động cơ. Trong thí nghiệm này sẽ phạm phải sai số đo sự giảm cột áp của nhiên liệu cung cấp cho động cơ trong quá trình đo. Để khắc phục nhược điểm trên người ta phải bố trí thêm một bơm phục để duy trì cột áp của nhiên liệu từ ống đo cấp cho động cơ khi thí nghiệm hoặc sử dụng ống đo kiểu kín (hình 9.4b). Bắt đầu thời điểm đo của thí nghiệm, van điều khiển mở đường cung cấp nhiên liệu từ ống đo tới động cơ. Trong quá trình đo, dụng cụ đo thời gian ghi lại thời gian tiêu hao ứng với mỗi thể tích xác định của ông đo. Phương pháp thể tích thường sử dụng trong các thí nghiệm đo tiêu hao nhiên liệu của xe sử dụng động cơ xăng. Đối với động cơ dùng dầu đi ê den, do độ nhớt của dầu lớn hơn xăng sẽ ảnh hưởng đến độ chính xác khi đọc vạch chia trên ống đo trong quá trình thí nghiệm. phôtô điôt; 4. Thùng nhiên liệu; 5, 6. Các van. a) b) Hình 9.4: Phương pháp thể tích để đo tiêu hao nhiên liệu a) Ống đo hình cầu kiểu hở. b) Ống đo hình cầu kiểu kín. Khoa Cơ khí Động lực Đại học Sư phạm Kỹ thuật Hưng Yên Trang 134 2 Phương pháp khối lượng: Đo thời gian tiêu hao của một khối lượng nhiên liệu xác định. Hình 9.5 trình bày nguyên lý đo của phương pháp khối lượng. Phương pháp khối lượng có độ chính xác cao hơn phương pháp thể tích do không bị ảnh hưởng các sai số do thay đổi tỷ trọng nhiên liệu khi nhiệt độ thay đổi. Phương pháp khối lượng thường được sử dụng trong các thí nghiệm đo tiêu hao nhiên liêu ôtô sử dụng động cơ điêzel. Hình 9.5. Sơ đồ nguyên lý đo tiêu hao nhiên liệu theo phương pháp khối lượng 1. Thùng chứa; 2, 3. Các van; 4. Bình đo; 5. Cảm biến đo; 6. Quả cân. Câu hỏi ôn tập Câu 1: Trình bày thí nghiệm đo tiêu hao nhiên liệu ở chế độ kiểm tra Câu 2: Trình bày thí nghiệm đo tiêu hao nhiên liệu ở chế độ chuyển động ổn định Câu 3: Trình bày thí nghiệm đo tiêu hao nhiên liệu trên đường thử của bãi thử chuyên dụng Câu 4: Trình bày thí nghiệm đo tiêu hao nhiên liệu khi xe chuyển động theo chu trình Câu 5: Trình bày thí nghiệm đo tiêu hao nhiên liệu trên đường giao thông chung. Câu 6: Trình bày các dụng cụ đo lượng tiêu hao nhiên liệu
File đính kèm:
- bai_giang_thi_nghiem_o_to.pdf