Khoa Cơ khí Động lực MỤC LỤC MỤC LỤC 1 CHƯƠNG 1. CÁC VẤN ĐỀ CƠ BẢN TRONG ĐO LƯỜNG KỸ THUẬT 4 1.2. Các dạng thí nghiệm ô tô 5 1.3. Yêu cầu đối với thiết bị đo 5 CHƯƠNG 2. CÁC LOẠI CẢM BIẾN DÙNG TRONG THÍ NGHIỆM 6 2.1. Định nghĩa và phân loại cảm biến 6 2.2. Cấu tạo các loại cảm biến 6 2.2.1. Cảm biến điện áp 6 2.2.2. Cảm biến cảm ứng từ 8 2.2.3. Cảm biến áp suất 10 2.2.4. Cảm biến Hall 12 2.2.5. Manheto – điện trở suất 13 2.2.6. Cảm biến điện dung 15 2.2.7. Cảm biến quang 17 2.2.8. Cảm biến con trượt 18 2.2.9. Cảm biến theo nguyên tắc dây nóng 20 2.10. Cảm biến ôxy 21 2.2.11. Cảm biến Tenxơ 22 2.3. Mạch chuyển đổi, thiết bị chỉ thị và ghi 24 2.3.1. Mạch chuyển đổi 24 2.3.2. Thiết bị chỉ thị và ghi 27 2.4. Tổ hợp các cảm biến 29 CHƯƠNG 3. THÍ NGHIỆM ĐỘNG CƠ 31 3.1. Mục đích thí nghiệm động cơ 31 3.2. Thí nghiệm động cơ 31 3.2.1. Thí nghiệm đo công suất động cơ 31 3.2.3. Do lương khí nạp vào trong động cơ 41 1 Khoa Cơ khí Động lực 3.2.3.1. Các vấn đề chung khi đo lưu lượng không khí nạp 41 3.2.5. Do lường chất lượng khí thải 48 3.3. Thí xây dựng đường đặc tính tải, đặc tính điều chỉnh động cơ bằng thực nghiệm 55 3.3.1. Mục đích thí nghiệm 55 3.3.2. Cơ sở lý thuyết 55 3.3.3. Phương pháp và dụng cụ dùng cho thí nghiệm 57 CHƯƠNG 4. THÍ NGHIỆM XÁC ĐỊNH HỆ SỐ TÁC ĐỘNG GIỮA Ô TÔ VÀ MÔI TRƯỜNG 60 4.1. Mục đích thí nghiệm 60 4.2. Xác định hệ số cản lăn 61 4.2.1. Thử nghiệm trên đường 61 4.2.2. Thử nghiệm trong phòng thí nghiệm 65 4.3. Xác định hệ số cản không khí 69 4.3.1. Thử nghiệm ở trên đường 69 4.3.2. Thí nghiệm ở trong phòng thí nghiệm 76 4.4. Xác định hệ số bám 79 4.4.1. Thử nghiệm trên đường 79 4.4.2. Thử nghiệm trong phòng thí nghiệm 81 CHƯƠNG 5. THÍ NGHIỆM HỆ THỐNG TRUYỀN LỰC 83 5.1. Mục đích thí nghiệm 83 5.2. Bệ thử theo nguyên lý dòng công suất hở 84 5.3. Bệ thử theo nguyên lý dòng công suất kín 86 5.3.1. Nguyên lý làm việc của bệ thử có dòng công suất kín 86 5.3.2. Các bệ thử làm việc theo nguyên lý dòng công suất kín và xác định hiệu suất truyền lực 88 CHƯƠNG 6. XÁC ĐỊNH TÍNH CHẤT ĐỘNG LỰC HỌC CỦA Ô TÔ 91 6.1. Mục đích thí nghiệm 91 6.2. Thí nghiệm xác định vận tốc lớn nhất của ô tô 92 CHƯƠNG 7. THÍ NGHIỆM ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG PHANH CỦA Ô TÔ 104 7.1. Mục đích thí nghiệm 104 7.2. Các chỉ tiêu đánh giá chất lượng phanh 104 2 Khoa Cơ khí Động lực 7.3. Các thí nghiệm đánh giá chất lượng phanh của ô tô trên đường và trên băng thử 106 7.3.1. Thí nghiệm phanh ô tô trên đường 106 7.3.2. Thí nghiệm phanh trên bệ thử 113 CHƯƠNG 8. THÍ NGHIỆM CÁC TÍNH NĂNG CHUYỂN ĐỘNG CỦA Ô TÔ 116 8.1. Mục đích thí nghiệm 116 8.2. Thí nghiệm đánh giá tính ổn định chuyển động của ô tô 116 8.2.1. Các chỉ tiêu đánh giá độ ổn định chuyển động của ô tô 116 8.2.2. Thí nghiệm đánh giá tính ổn định chuyển động của ô tô 116 8.3. Thí nghiệm đánh giá tính êm dịu chuyển động của ô tô 121 8.3.1. Các chỉ tiêu đánh giá tính êm dịu chuyển động của ô tô 121 8.3.2. Thí nghiệm đánh giá tính êm dịu chuyển động của ô tô 122 CHƯƠNG 9. THÍ NGHIỆM ĐÁNH GIÁ TÍNH KINH TẾ NHIÊN LIỆU CỦA Ô TÔ 126 9.1. Mục đích thí nghiệm 126 9.2. Tính kinh tế nhiên liệu của ô tô 126 9.3. Các thí nghiệm đánh giá tính kinh tế nhiên liệu của ô tô 127 9.3.1. Thí nghiệm đo tiêu hao nhiên liệu ở chế độ kiểm tra 127 9.3.2. Thí nghiệm đo tiêu hao nhiên liệu ở chế độ chuyển động ổn định 127 9.3.3. Thí nghiệm đo tiêu hao nhiên liệu trên đường của bãi thử chuyên dùng 128 9.3.4. Thí nghiệm đo tiêu hao nhiên liệu khi xe chuyển động theo chu trình 129 9.3.5. Thí nghiệm đo tiêu hao nhiên liệu trên đường giao thông chung 130 9.4. Dụng cụ đo lượng tiêu hao nhiên liệu 130 TÀI LIỆU THAM KHẢO 132 3 Khoa Cơ khí Động lực CHƯƠNG 1. CÁC VẤN ĐỀ CƠ BẢN TRONG ĐO LƯỜNG KỸ THUẬT 1.1. Mục đích thí nghiệm Thí nghiệm ô tô chiếm vị trí rất quan trọng trong nền công nghiệp ô tô nói chung. Mục đích của thí nghiệm là để đánh giá hoặc phát hiện các ưu nhược điểm của các chi tiết, các cụm và toàn bộ ô tô về các mặt: - 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 ô tô 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 ô tô ngày càng có chất lượng cao. Cần chú ý rằng chữ thí nghiệm có thể được hiểu ở nghĩa rất hẹp, thí dụ thí nghiệm xác định độ cứng của lò xo ly hợp, nhưng cũng có thể nghĩa rất rộng thí dụ thí nghiệm đánh giá chất lượng làm việc của ô tô 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. 4 Khoa Cơ khí Động lực 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 ô tô Thí nghiệm ô tô được phân loại theo: - Mục đích thí nghiệm; - Tính chất thí nghiệm; - Vị trí tiến hành thí nghiệm; - 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 bền… của ô tô. 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 ô tô một cách dễ dàng hơn so với khi thí nghiệm trên đường. Theo đối tượng thí nghiệm ta có thí nghiệm mẫu ô tô đơn chiếc, thí nghiệm mẫu ô tô của một đợt sản xuất nhỏ, thí nghiệm ô tô 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 được 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. 5 Khoa Cơ khí Động lực - 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 ô tô. Điều này rất quan trọng khi thí nghiệm trên đường. - Không bị ảnh hưởng bởi khí hậu và thời tiết. CHƯƠNG 2. 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 ô tô 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 ô tô có thể dùng đến cảm biến loại nhiệt, loại quang và loại hoá, hall, áp suất.v.v. 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 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 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 6 Khoa Cơ khí Động lực 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) 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). Hình 2.1. Nguyên lý hoạt động của hiệu ứng áp điện. 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 ô tô. 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 Hình 2.2. Cảm biến tiếng gõ 7 Khoa Cơ khí Động lực lớn nhất và sinh ra một điện áp. 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 thay đổi từ thông. 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: Trong đó: W số vòng dây của khung dây tốc độ thay đổi từ thông đi qua dây điện. b. Ứng dụng Ứng dụng cảm biến cảm ứng từ Hình vẽ 8 Khoa Cơ khí Động lực − 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 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 puli cam hoặc có thể tích hợp trong bộ chia điện. 9 Khoa Cơ khí Động lực 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 xác định góc chuẩn của trục cam, từ đó xác định điểm chết trên và kỳ nén của mỗi xi lanh để đánh lửa. Hình 2.5. Cảm biến vị trí trục cam. 1.cảm biến vị trí trục cam; 2. Vòng cảm biến trục cam. 2.2.3. Cảm biến áp suất a. Nguyên lý hoạt động b. Ứng dụng 10 [...]... ra còn có thể đánh giá chất lượng động cơ sau quá trình sửa chữa hay đại tu Các thí nghiệm này thông thường kiểm tra các thông số kỹ thuật cơ bản của động cơ : momen, công suất động cơ, số vòng quay, suất tiêu hao nhiên liệu, lượng tiêu hao dầu bôi trơn, thành phần khí thải… 3.2 Thí nghiệm động cơ 3.2.1 Thí nghiệm đo công suất động cơ 3.2.1.1 Cơ sở lý thuyết Động cơ đốt trong là loại động cơ biến đổi... Đặc tính tải của động cơ a Động cơ diesel; b Động cơ xăng 3.2.1.2 Thiết bị gây tải để do công suât động cơ Nhằm tạo ra các chế độ làm việc khác nhau cho động cơ, giúp thí nghiệm có kết quả chính xác nhất đó chính là các thiết bị gây tải cho động cơ thí nghiệm, các thiết bị gây tải cũng là thiết bị chính trong thí nghiệm động cơ a Thiết bị gây tải thủy lực Thiết bị gây tải bằng thủy lực Hình vẽ 32 Khoa... loại máy này là có thể đo được momen từ những số vòng quay rất nhỏ 35 Khoa Cơ khí Động lực Hình 3.7.Thiết bị đo kiểu ma sát 3.2.1.3 Quy trình thí nghiệm đo công suất động cơ a Thí nghiệm xác định đặc tính Ứng với từng thiết bị đo công suất động cơ, người ta sẽ quy định các quy trình đo khác nhau Tuy nhiên tổng quát nhất ta có thể tiến hành theo các bước sau : − Cho động cơ hoạt động và bướm ga mở hoàn... lý không điện Còn góc dưới bên phải ký hiệu các đại lượng điện ở đầu ra của cảm biến Khi nối ghép các phần tử của mạch đo cần phải đảm bảo điều kiện thích ứng về độ nhạy, về trị số của tín hiệu đo, dòng điện, công suất tiêu thụ, các điện trở đầu vào và ra của mạch đo Các mạch thích ứng thường sử dụng như các tụ bù 8, các bộ khuếch đại tần số sóng mang (9) khuếch đại điện áp một chiều (10), khuếch đại. .. 3 THÍ NGHIỆM ĐỘNG CƠ 3.1 Mục đích thí nghiệm động cơ Nhằm đánh giá các tính năng kỹ thuật và xác định chất lượng chế tạo của động cơ mới và động cơ sau khi sửa chữa, đại tu, hay động cơ sau một khoảng thời gian sử dụng qua đó có thể có được một cách tương đối thời hạn sử dụng, thời gian giữa hai kỳ sửa chữa lớn Ngoài ra còn có thể đánh giá chất lượng động cơ sau quá trình sửa chữa hay đại tu Các thí. .. biến tốc độ − 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... ge =f(ne) Đặc tính tải của động cơ là các hàm số thể hiện sự biến thiên của công suất tiêu hao nhiên liệu và các chỉ tiêu công tác khác của động cơ theo công suất, mô men hoặc áp suất trung bình khi động cơ chạy ở số vòng quay không đổi 31 Khoa Cơ khí Động lực b) a) c) Hình 3.1 Đặc tính tốc độ của động cơ a Động cơ xăng không hạn chế số vòng quay; b Động cơ xăng có hạn chế số vòng quay; c Động cơ Diesel... chúng Đường liền nét biểu thị khả năng tổ hợp chính, đường nét đứt biểu thị các khả năng tổ hợp khác Nhờ sử dụng các bộ chuyển mạch để chọn kênh đo, các bộ tính tổng, mô đun hoá, khuếch đại thuật toán, các bộ biến đổi số - tương tự và tương tự - số chúng ta có thể mở rộng thêm các sơ đồ đo 29 Khoa Cơ khí Động lực Hình 2.40 Sơ đồ các thành phần cảm biến, mạch thích ứng và thiết bị chỉ thị, ghi trong hệ... trọng), ta dựa vào các đường đặc tính xây dựng trên cơ sở các số liệu đo bằng thực nghiệm Các đặc tính cơ bản của động cơ ô tô là : + Đường đặc tính tốc độ + Đường đặc tính tải Đặc tính tốc độ động cơ là hàm số (đường cong) thể hiện sự biến thiên của một trong các chỉ số công tác chủ yếu của động cơ như: Momen quay (Me), công suất có ích (Ne), lượng tiêu hao nhiên liệu (Gnl) và suất tiêu thụ nhiên liệu... 6 Thân; 7 Buồng làm mát; 8 Khe hở không khí; 9.Cảm biến tốc độ; 10.Bệ dỡ; 11.Thân gá; 12.Dòng nước vào; 13 Join; 14 Dòng nước ra c Thiết bị gây tải kiểu ma sát Thiết bị gây tải kiểu ma sát Hình vẽ Thiết bị này có nguyên lý làm việc như hệ thống phanh, bao gồm phanh nhiều đĩa ma sát làm mát bằng nước Nó được ứng dụng cho tốc độ thấp, ví dụ đo đạc công suất từ ô tô ở bánh xe Ưu điểm của loại máy này . thí nghiệm ô tô Thí nghiệm ô tô được phân loại theo: - Mục đích thí nghiệm; - Tính chất thí nghiệm; - Vị trí tiến hành thí nghiệm; - Đối tượng thí nghiệm; - Cường độ và thời gian thí nghiệm. Theo. cả ô tô một cách dễ dàng hơn so với khi thí nghiệm trên đường. Theo đối tượng thí nghiệm ta có thí nghiệm mẫu ô tô đơn chiếc, thí nghiệm mẫu ô tô của một đợt sản xuất nhỏ, thí nghiệm ô tô được. 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 ô