Bài giảng môn học thí nghiệm ô tô - đại học chính quy

Nhóm phát điện gênêratơ: ở nhóm này các đại lượng không điện từ đối tượngcần đo được biến đổi thành sức điện động hoặc cường độ dòng điện, chẳng hạn nhưcảm biến điện cảm, cảm biến thạch

M C L C ỤC LỤC ỤC LỤC

MỤC LỤC 1

CHƯƠNG 1 CÁC VẤN ĐỀ CƠ BẢN TRONG ĐO LƯỜNG KỸ THUẬT 4

1.1 Mục đích thí nghiệm 4

1.2 Các dạng thí nghiệm ô tô 5

1.3 Yêu cầu đối với thiết bị đo 6

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 7

2.2.1 Cảm biến điện áp 7

2.2.2 Cảm biến cảm ứng từ 8

2.2.3 Cảm biến áp suất 11

2.2.4 Cảm biến Hall 14

2.2.5 Manheto – điện trở suất 15

2.2.6 Cảm biến điện dung 17

2.2.7 Cảm biến quang 19

2.2.8 Cảm biến con trượt 20

2.2.9 Cảm biến theo nguyên tắc dây nóng 22

2.10 Cảm biến ôxy 24

2.2.11 Cảm biến Tenxơ 25

2.3 Mạch chuyển đổi, thiết bị chỉ thị và ghi 26

2.3.1 Mạch chuyển đổi 26

2.3.2 Thiết bị chỉ thị và ghi 29

2.4 Tổ hợp các cảm biến 30

CHƯƠNG 3 THÍ NGHIỆM ĐỘNG CƠ 32

3.1 Mục đích thí nghiệm động cơ 32

3.2 Thí nghiệm động cơ 32

3.2.1 Thí nghiệm đo công suất động cơ 32

3.2.2 Đo tiêu hao nhiên liệu 38

3.2.3 Do lương khí nạp vào trong động cơ 42

3.2.3.1 Các vấn đề chung khi đo lưu lượng không khí nạp 42

3.2.5 Do lường chất lượng khí thải 49

3.3 Thí xây dựng đường đặc tính tải, đặc tính điều chỉnh động cơ bằng thực nghiệm 56

3.3.1 Mục đích thí nghiệm 56

3.3.2 Cơ sở lý thuyết 56

3.3.3 Phương pháp và dụng cụ dùng cho thí nghiệm 58

CHƯƠNG 4 THÍ NGHIỆM XÁC ĐỊNH HỆ SỐ TÁC ĐỘNG GIỮA Ô TÔ VÀ MÔI TRƯỜNG 61

4.1 Mục đích thí nghiệm 61

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 84

5.1 Mục đích thí nghiệm 84

5.2 Bệ thử theo nguyên lý dòng công suất hở 84

5.3 Bệ thử theo nguyên lý dòng công suất kín 87

5.3.1 Nguyên lý làm việc của bệ thử có dòng công suất kín 87

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 92

6.1 Mục đích thí nghiệm 92

6.2 Thí nghiệm xác định vận tốc lớn nhất của ô tô 92

6.2.1 Xác định tốc độ cực đại bằng cách đo trực quan 92

6.2.2 Xác định tốc độ cực đại của ô tô bằng cách ghi trên máy ghi sóng 94

6.3 Thí nghiệm xác định khả năng tăng tốc của ô tô 95

6.3.1 Dùng thiết bị Tenxơ 95

6.4 Thí nghiệm xác định đặc tính kéo của ô tô 100

6.4.1 Xác định đặc tính kéo trong phòng thí nghiệm 100

6.4.2 Xác định đặc tính kéo của ô tô ở trên đường 102

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

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 127

9.1 Mục đích thí nghiệm 127

9.2 Tính kinh tế nhiên liệu của ô tô 127

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 128

9.3.3 Thí nghiệm đo tiêu hao nhiên liệu trên đường của bãi thử chuyên dùng 129

9.3.4 Thí nghiệm đo tiêu hao nhiên liệu khi xe chuyển động theo chu trình 130

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 131 TÀI LIỆU THAM KHẢO 133

CHƯƠNG 1 CÁC VẤN ĐỀ CƠ BẢN TRONG ĐO LƯỜNG KỸ THUẬT1.1 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 chitiết, 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, củacụm và toàn bộ ô tô một cách tổng thể và từ đó có cơ sở đề xuất cải tiến và hoàn thiệnchúng 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 thínghiệm xác định độ cứng của lò xo ly hợp, nhưng cũng có thể nghĩa rất rộng thí dụ thínghiệm 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.Tuỳ theo mục đích và tính chất của thí nghiệm mà đề ra chương trình thí nghiệmbao 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

- 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 nhiênliệu, tính chất phanh, tính ổn định và điều khiển, tính êm dịu chuyển động, tính cơđộng, 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 thínghiệm), thí nghiệm ở bãi thử, thí nghiệm trên đường Thí nghiệm trên bệ thử có thểtiến hành cho từng chi tiết, cho từng cụm hoặc cho cả ô tô một cách dễ dàng hơn sovới 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 quyđịnh và thí nghiệm tăng cường Ở thí nghiệm tăng cường thì thời gian thường được rútngắn 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 nghiệmtrên đường

- Đặc tính của thiết bị đo cần phải tuyến tính hoặc rất gần với tuyến tính trongsuốt phạm vi đo

- Trọng lượng và kích thước nhỏ để có thể đặt được ở trong ô tô Điều này rấtquan 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 nhưnhững cơ cấu khác của ô tô có thể dùng đến cảm biến loại nhiệt, loại quang và loạihoá, hall, áp suất.v.v

Cảm biến còn phân loại theo nguyên lý biến đổi đại lượng không điện thành đạilượng điện theo hai nhóm lớn:

Nhóm phát điện (gênêratơ): ở nhóm này các đại lượng không điện từ đối tượngcần đo được biến đổi thành sức điện động hoặc cường độ dòng điện, chẳng hạn nhưcảm biến điện cảm, cảm biến thạch anh, cảm biến quang, cảm biến hall và những cảmbiến khác không cần nguồn điện bởi vì chính các cảm biến ấy là nguồn điện.

đổi thành một hoặc vài thông số điện của cảm biến như điện trở tenxơ, cảm biến điệndung , 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

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

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

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

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

W số vòng dây của khung dây

tốc độ thay đổi từ thông đi qua dâyđiện

b. Ứng dụng

 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

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.

xe tăng hoặc giảm.

 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

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

Cảm biến áp suất thường được sử

dụng để đo áp suất trong ô tô

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

Hình 2.6 Cảm biến áp suất.

1 Màng; 2 Chân không; 3.Thủy tinh

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

lệ hòa khí Cảm biến MAP được cung

cấp bởi một điện áp tham chiếu 5V

Cảm 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

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

a. Nguyên lý hoạt động

 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

 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 điện áp lúc này là 0V

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.

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

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 :

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

Hình 2.13 Cảm biến Manhêtô.

 Nếu từ trường đủ mạnh, sự liên

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

Cảm biến điện dung dựa trên các

nguyên tắc của một tụ điện Một trong

những tính chất vật lý của tụ điện là sự

phụ thuộc của điện dung, tức là khả

năng lưu trữ năng lượng, vào khoảng

cách giữa hai tấm kim loại Các tấm có

khoảng cách phù hợp

Nếu hai mảnh là tương đối xa

nhau, thì khả năng nạp giữa chúng là

tương đối thấp Nếu các tấm di chuyển

lại gần nhau hơn, thì khả năng nạp tăng

tương ứng

Hình 2.16 Khi hai tấm khim loại ở xa nhau.

Hình 2.17 Khi hai tấm kin loại ở gần nhau.

b.Ứng dụng

 Cảm biến đo gia tốc:

Cảm biến gia tốc được lắp trên

khung kết cấu sàn xe theo chiều dọc

và ngang trục

Cảm biến gia tốc đo gia tốc của

xe theo chiều dọc hoặc ngang, tùy

thuộc vào sử dụng

Cảm biến này được dùng để điều

khiển hoạt động của túi khí

Hìn

h 2.18 Cấu tạo cảm biến gia tốc.

Cảm biến áp suất phanh có thể

được lắp bên ngoài của xi lanh phanh

chính hoặc có thể tích hợp vào HCU

Cảm biến áp suất phanh dùng để

Cảm biến này tạo ra một tín hiệu

điện áp tỉ lệ thuận với áp suất phanh

tạo ra Và gửi tín hiệu này về ECU

Khi áp suất phanh nhỏ thì

khoảng cách giữa đĩa dung (di động)

và đĩa dung (cố định) ở xa nhau do đó

làm thay đổi điện dung của mạch do

1 Xi lanh phanh chính; 2.dầu phanh; 3 Thân cảm biến; 4.Đĩa dung (di động); 5 Đĩa dung

hướng, người ta đặt điện áp xoay

chiều vào phần rung, điện áp này làm

cho nó rung Sau đó, mức lệch hướng

được phát hiện từ phần phát hiện theo

mức lệch và hướng lệch của miếng

là : một đĩa phân đoạn (hình vẽ) Các

khoảng trống trên các cạnh của đĩa phân

khúc cho phép các chùm ánh sang đi

qua và đó cũng chính là khoảng cách

dịch chuyển

Hình 2.22 Nguyên lý cảm biến quang.

1 Đĩa phân đoạn; 2 Chùm sáng; 3

Bộ phận phát và nhận.

b. Ứng dụng

 Cảm biến góc quay tay lái

Cảm biến góc lái được lắp đặt

trong cụm ống trục lái, để phát hiện góc

và hướng quay

Cảm biến bao gồm 3 bộ ngắt

quang điện với các pha, và một đĩa xẻ

rãnh để ngắt ánh sáng nhằm đóng ngắt

(on/ off) tranzito-quang điện nhằm phát

hiện góc và hướng lái

Hình 2.23 Cảm biến góc quay tay lái.

2.2.8 Cảm biến con trượt

a Nguyên lý hoạt động

Một tiếp điểm trượt theo 1 góc xác

định trên các rãnh điện trở Cảm biến này

được cấp điện áp chuẩn thông qua một

thanh tiếp xúc Thanh tiếp xúc này có

điện trở rất thấp và cố định Khi con

trượt di chuyển thì giá trị điện trở tăng

hoặc giảm từ điểm đầu tới điểm cuối

Đồng thời việc sụt giảm điện áp qua

những thay đổi biến điện trở tương ứng

Hình 2.24 Nguyên lý làm việc của cảm

biến vị trí con trượt.

1 Góc quay tối đa; B.góc đo hiện tại; 1 Rãnh biến điện trở; 2 Điện trở lớn nhất; 3.rãnh tiếp xúc; 4.con trượt tiếp xúc;

5.điện trở nhỏ nhất.

b. Ứng dụng

Cảm biến hao mòn má phanh nằm

trong điệm hãm phanh ( chỉ cho phanh đĩa)

Cảm biến hoa mòn má phanh bao

gồm một vòng dây nhỏ mà được lồng vào

trong của các má phanh

Ngay sau khi má phanh bị mòn xuống

đến mức độ dày quy định, điều này dẫn đến

 Cảm biến vị trí bàn đạp phanh:

Cảm biến vị trí bàn đạp phanh trong

xi lanh phanh chính (chỉ có trong hệ thống

ABS)

Cảm biến xác định vị trí bàn đạp

phanh

Hướng trượt được chia làm bảy phân

đoạn, theo đó mỗi phân đoạn được kết nối

qua điện trở ta có thể quan sát trên hình vẽ

tại mỗi vị trí thì điện trở thay đổi hoặc thay

đổi điện áp trên toàn bộ cảm biến

 Cảm biến vị tri bướn ga :

Cảm biến vị trí bướm ga được lắp ở

trên trục của bướm ga

Khi bướm ga được mở ra, một vành

trượt di chuyển bên trong rãnh điện trở của

cảm biến Điện trở của cảm biến tăng lên

tương ứng là vị trí bướm ga (hình 2.28)

Hình 2.28 Cảm biến vị trí bướm ga.

Tương ứng với khoảng 0,5V; B Tương ứng với khoảng 4,7V; Ct đóng bướm ga; PT mở

một phần bướn ga;

 Cảm biến vị trí bàn đạp ga :

Cảm biến vị trí bàn đạp ga được tích

hợp vào bàn đạp ga

Cảm biến xác định vị trí hiện tại của

bàn đạp ga Khi ta đạp vào bàn đạp ga, trục

và vít trượt được di chuyển vào vị trí của

nó trên các rãnh trượt, khi đó điện trở thay

1.Rãnh trượt; 2 Trục với.

2.2.9 Cảm biến theo nguyên tắc dây nóng

a. Nguyên lý hoạt động

Dây sấy được mắc trong một mạch

cầu wheatsone Mạch cầu này có đặc

điểm là hiệu điện thế tại A và B bằng

nhau khi tích điện trở tính theo đường

chéo là bằng nhau :

[Ra + R3].R1=Rh R2

Khi dây sấy (Rh) bị làm lạnh bởi

không khí, điện trở giảm kết quả là tạo

ra sự chênh lệch điện thế giữa A và B

một bộ khuyếch đại hoạt động sẽ nhận

biết sự chênh lệch này và làm cho điện

áp cấp đến mạch tăng (tăng dòng điện

chạy qua dây sấy (Rh)) Khi đó nhiệt độ

của dây sấy (Rh) tăng lên kết quả là làm

điện trở tăng cho đến khi điện thế tại A

 Cảm biến đo lưu lượng khí nạp

dùng dây sấy :

Cảm biến được lắp trên đường ống

nạp của động cơ

Cảm biến do lưu lượng khí nạp vào

động cơ Dòng điện chạy qua dây nóng 2

làm nó nóng lên Khi không khí chạy qua

dây nóng, dây nóng sẽ được làm mát phụ

thuộc vào khối lượng không khí nạp vào

Bằng cách điều khiển dòng điện chạy qua

dây sấy để giữ cho nhiệt độ của dây không

đổi ta có thể đo được lượng khí nạp bằng

cách đo dòng điện điện áp này tỷ lệ thuận

với khối lượng khí nạp

Hình 2.31 Cấu tạo cảm biến đo lưu lượng khí nạp dùng dây sấy.

1 Cảm biến nhiệt độ khí nạp; 2 Dây nóng; 3.Đường ống đi vòng.

2.10 Cảm biến ôxy

a. Nguyên lý hoạt động

Cảm biến oxy loại này có một

phần tử được chế tạo bằng Điôxít

Zirconia ( Zro2 , một laoij gốm) Phần

thử này được phủ ở cả bên trong và bên

ngoài bằng một lớp mỏng platin Không

khí bên ngoài được dẫn vào bên trong

của cảm biến và bên ngoài của nó tiếp

xúc với khí xả

Nếu nồng độ oxy trên bề mặt trong

của phần tử zirconia chênh lệch lớn so

với bề mặt bên ngoài tại nhiệt độ cao

(4000C hay cao hơn), phần tử zirconia sẽ

tạo ra một điện áp để báo về nồng độ

oxy trong khí xả tại mọi thời điểm

Khi tỷ lệ không khí – nhiên liệu là

nhạt, sẽ có nhiều oxy trong khí xả, sẽ có Hình 2.32 Cấu tạo cảm biến oxy.

nhiều oxy trong khí xả, nên chỉ có sự

chênh lệch nhỏ về nồng độ giữa bên

trong và bên ngoài phần tử cảm biến Vì

lý do đó, điện áp nó tạo ra rất nhỏ (gần

0V) Ngược lại, nếu tỷ lệ không khí –

nhiên liệu đậm, oxy trong khí xả gần

như biến mất Điều đó tạo ra sự chênh

lệch lớn về nồng độ oxy bên trong và

bên ngoài của cảm biến, nên điện áp tạo

ra tương đối lớn (xấp xỉ 1V)

Platin (phủ bên ngoài phần tử cảm

biến )có tác dụng như một chất xúc tác,

làm cho oxy và Co trong khí xả phản

ứng với nhau Nó làm giảm giảm lượn

oxy và tăng độ nhạy của cảm biến

A.Lưu lượng khí thải qua ống;

B không khí ngoài trời;

C cảm biến điện áp;

1 Lớp Zirconia; 2.platin (21 % oxy); 3.platin ( oxy còn lại quá trình cháy); 4.dòng khí thải.

2.2.11 Cảm biến Tenxơ

a. Nguyên lý hoạt động

Trên hình 2.33 trình bày cấu tạo

của cảm biến dây điện trở Nó được

bằng dây điện trở nhỏ có đường kính

0,02 0,04 mm được uốn đi uốn lại

nhiều lần và dán trên giấy hoặc trên lớp

nhựa mỏng.Ở hai đầu cuối có gắn các

dây nối ra Để đo biến dạng người ta

dán cảm biến lên bề mặt của chi tiết

bằng một thứ keo đặc biệt, nhờ thế dây

điện trở của cảm biến sẽ biến dạng khi

chi tiết bị biến dạng và sẽ làm thay đổi

kích thước hình học của sợi dây điện trở

(chiều dài và diện tích tiết diện ngang),

qua đó làm thay đổi tính chất vật lý của

dây điện trở (điện trở suất) Như vậy

điện trở của cảm biến dây điện trở là

hàm số của biến dạng của chi tiết được

Hình 2.33 Cảm biến dây điện trở loại dây tiết diện tròn.

1 Điện trở tenxơ; 2 Giấy hoặc lớp nhựa mỏng; 3 Dây dẫn.

Điện trở của dây điện trở được xácđịnh theo công thức:

thử, mà biến dạng của chi tiết là do lực

tác dụng lên nó, cho nên điện trở của

cảm biến sẽ thay đổi tương ứng với lực

tác dụng lên chi tiết đó Khi điện trở của

cảm biến thay đổi thì đòng điện trên

mạch đó sẽ thay đổi tương ứng

Cảm biến dây điện trở có các ưu

điểm :

+ Có thể dán trực tiếp lên chi tiết

cần nghiên cứu,do có kích thước bé có

thể dán vào chi tiết nhỏ

+ Do trọng lượng nhỏ nên có thể

dán vào chi tiết quay nhanh

+ Không có quán tính về điện cho

nên có thể dùng chúng làm cảm biến đầu

tiên trong các máy ghi rung động và ghi

gia tốc với tần số tới hàng nghìn Hz

+ Giá thành rất rẻ cho nên có thể

dùng một lần rồi bỏ đi

Cảm biến dây điện trở có loại tiết

diện tròn và loại dây tiết diện hình chữ

nhật.Trên hình (2.34) trình bày cảm biến

l chiều dài của sợi dây điện trở

S diện tích tiết diện của sợi dâyđiện trở

Hình 2.34 Cảm biến dây điện trở loại dẹt.

2.3 Mạch chuyển đổi, thiết bị chỉ thị và ghi

2.3.1 Mạch chuyển đổi

Như chúng ta đều biết hầu hết tín hiệu mà chúng ta thường gặp trong khoa học và

kỹ thuật là tín hiệu tương tự Tức tín hiệu là các hàm của biến liên tục như thời gianhoặc không gian và thường cho ta giá trị liên tục trên một khoảng

Chúng ta hoàn toàn có thể xử lý trực tiếp các tín hiệu này nhờ các hệ thống xử lýtín hiệu tương tự như là bộ lọc hay bộ phân tích tần số tương tự Tuy nhiên có một sốđiểm hạn chế khi xử lý với tín hiệu tương tự như : Tín hiệu tương tự khó trong việcđiều chỉnh ,khó lưu trữ tín hiệu Tuy nhiên thì bộ xử lý tín hiệu số khắc phục được

điều này và vì vậy mà thông thường người ta sẽ chuyển một tín hiệu tương tự sang tínhiệu số để xử lý.

Hình 2.35 Mô phỏng nguyên lý của bộ chuyển đổi A/D và D/A.

+ Công việc chuyển đổi xảy ra qua 3 quá trình:

 Lấy mẫu tín hiệu

Lấy mẫu là quá trình chuyển từ một tín hiệu tương tự liên tục theo thời gian sangtín hiệu rời rạc theo thời gian bằng cách "lấy mẫu" tức là lấy giá trị của tín hiệu tạinhững thời điểm cho trước Lưu ý khoảng thời gian lấy giữa 2 lần lấy mẫu liên tiếp lànhư nhau

Như vậy nếu ta có một tín hiệu tương tự liên tục theo thời gian x(t) ta cần lấy ra các tín hiệu x(n) thỏa :

x(n)=x(nT)

Trong đó : T được gọi là khoảng lấy mẫu hoặc là chu kỳ lấy mẫu

Sau qua trình này ta thu được một mẫu x(n) , Đối với tín hiệu tương tự VI thì tín hiệu lấy mẫu VS sau quá trình lấy mẫu có thể khôi phục trở lại VI một cách trung thực nếu điều kiện sau đây thỏa mản:

fS>= 2flmax (1)

Trong đó fS : tần số lấy mẫu

flmax : là giới hạn trên của giải tần số tương tự

Hình 2.36 Lấy mẫu tín hiệu tương tự đầu vào

Nếu biểu thức (10) được thỏa mản thì ta có thể dùng bộ tụ lọc thông thấp để khôiphục VI từ VS

Vì mỗi lần chuyển đổi điện áp lấy mẫu thành tín hiệu số tương ứng đều cần cómột thời gian nhất định nên phải nhớ mẫu trong một khoảng thời gian cần thiết saumỗi lần lấy mẫu Điện áp tương tự đầu vào được thực hiện chuyển đổi A/D trên thực tế

là giá trị VI đại diện, giá trị này là kết quả của mỗi lần lấy mẫu

Tín hiệu số không những rời rạc trong thời gian mà còn không liên tục trong biếnđổi giá trị Một giá trị bất kỳ của tín hiệu số đều phải biểu thị bằng bội số nguyên lầngiá trị đơn vị nào đó, giá trị này là nhỏ nhất được chọn Nghĩa là nếu dùng tín hiệu sốbiểu thị điện áp lấy mẫu thì phải bắt điện áp lấy mẫu hóa thành bội số nguyên lần giátrị đơn vị Quá trình này gọi là lượng tử hóa Đơn vị được chọn theo qui định này gọi

là đơn vị lượng tử, kí hiệu D Như vậy giá trị bit 1 của LSB tín hiệu số bằng D Việcdùng mã nhị phân biểu thị giá trị tín hiệu số là mã hóa Mã nhị phân có được sau quátrình trên chính là tín hiệu đầu ra của chuyên đổi A/D

Khi nối trực tiếp điện thế tương tự với đầu vào của ADC, tiến trình biến đổi cóthể bị tác động ngược nếu điện thế tương tự thay đổi trong tiến trình biến đổi Ta cóthể cải thiện tính ổn định của tiến trình chuyển đổi bằng cách sử dụng mạch lấy mẫu

và nhớ mẫu để ghi nhớ điện thế tương tự không đổi trong khi chu kỳ chuyển đổi diễn

ra

+ Nguyên tắc hoạt động :

Sơ đồ khối :

Bộ chuyển đổi tương tự sang số – ADC (Analog to Digital Converter) lấy mứcđiện thế vào tương tự sau đĩ một thời gian sẽ sinh ra mã đầu ra dạng số biểu diễn đầuvào tương tự Tiến trình biến đổi A/D thường phức tạp và mất nhiều thời gian hơn tiếntrình chuyển đổi D/A Do đĩ cĩ nhiều phương pháp khác nhau để chuyển đổi từ tương

tự sang số

Hình 2.37 Sơ đồ khối của một lớp ADC đơn giản.

Hoạt động cơ bản của lớp ADC thuộc loại này như sau:

Xung lệnh START khởi đợng sự hoạt động của hêï thống

Xung Clock quyết định bộ điều khiển liên tục chỉnh sửa số nhị phân lưu trongthanh ghi

Số nhị phân trong thanh ghi được DAC chuyển đổi thành mức điện thế tương tựVAX

Bộ so sánh so sánh VAX với đầu vào trương tự VA Nếu VAX < VA đầu ra của

bộ so sánh lên mức cao Nếu VAX > VA ít nhất bằng một khoảng VT (điện thếngưỡng), đầu dra của bộ so sánh sẽ xuống mức thấp và ngừng tiến trình biến đổi số nhịphân ở thanh ghi Tại thời điểm này VAX xấp xỉ VA giá dtrị nhị phân ở thanh ghi làđại lượng số tương đương VAX và cũng là đại lượng số tương đương VA, trong giớihạn độ phân giải và độ chính xác của hệ thống

Logic điều khiển kích hoạt tín hiệu ECO khi chu kỳ chuyển đổi kết thúc.Tiến trình này cĩ thể cĩ nhiều thay dổi đối với một số loại ADC khác, chủ yếu là sựkhác nhau ở cách thức bộ điều khiển sửa đổi số nhị phân trong thanh ghi

2.3.2 Thiết bị chỉ thị và ghi

Thiết bị chỉ thị để hiển thị các tín hiệu từ cảm biến ( đã được chuyển đổi) lên mànhình hiển thị để cĩ thể nghiên cứu quá trình đo một đại lượng nào đĩ

Trên hình 2.38 là máy hiện sóng oscilloscope số Máy oscilloscope số lấy mẫudạng sóng và dùng một bộ phận chuyển đổi tương tự số ( A và D) đê chuyển đổi điện

áp được đo thành thông tin số Sau đó, nó dùng thông tin số này để tái cấu trúc lạidạng sóng trên màn hình

Hình 2.38 Máy hiện sóng oscilloscope.

 Máy hiện sóngoscilloscope số bao gồm các hệ thống (hình 2.35) :

Khi bạn nối đầu dò của máy oscilloscope số vào cảm biến; hệ thống dọc sẽ điềuchỉnh biên độ của tín hiệu như trong máy oscilloscope tương tự Tiếp tới, bộ chuyểnđổi tương tự/số trong hệ thống thu thập lấy mẫu tín hiệu ở các thời điểm rời rạc vàchuyển đổi điện áp tín hiệu ở các điểm này thành giá trị số, gọi là các điểm lấy mẫu.Xung lấy mẫu của hệ thống ngang quy định bộ ADC lấy mẫu bao nhiên lần Tốc độ

mà ở đó xung “ticks” được gọi là tốc độ lấy mẫu và đươc đo bằng số mẫu trên giây.Các điểm mẫu từ ADC được lưu trữ trong bộ nhớ như là các điểm dạng sóng Cónhiều hơn một điểm mẫu có thể cấu thành nên một điểm dạng sóng

Cùng với nhau, các điểm dạng sóng cấu thành nên một bản ghi dạng sóng Sốđiểm sóng được dùng để tạo nên một bản ghi dạng sóng được gọi là độ dài bản ghi Hệ

thống kích khởi quy định điểm bắt đầu và điểm kết thúc bản ghi Màn hình nhận cácđiểm bản ghi này sau khi chúng được lưu trữ trong bộ nhớ

Hình 2.39 Sơ đồ làm việc của máy hiện sóng oscilloscope.

2.4 Tổ hợp các cảm biến

Hệ thống đo bao gồm các cảm biến, mạch thích ứng và các thiết bị đầu ra có thể

tổ hợp lại theo các sơ đồ khác nhau Hình (2.40) mô tả các khả năng tổ hợp của chúng.Đường liền nét biểu thị khả năng tổ hợp chính, đường nét đứt biểu thị các khả năng tổhợp khác Nhờ sử dụng các bộ chuyển mạch để chọn kênh đo, các bộ tính tổng, môđun 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

đồ các thành phần cảm biến, mạch thích ứng

và thiết bị chỉ thị, ghi trong hệ thống đo.

Trên hình (2.40), các cảm biến điện trở 1, điện cảm 2, điện dung 3 có tín hiệu radạng tương tự Các cảm biến 4, 5 là cảm biến phát điện kiểu cảm ứng và cảm biến kiểu

áp điện, tín hiệu ra của chúng là tín hiệu tương tự Phần tử 6 là cảm biến kiểu điện cảm

có tín hiệu ra kiểu số (ví dụ cảm biến có cảm kháng thay đổi nhờ các răng và rãnh củacác bộ phận quay kiểu bánh xe răng) Phần tử 7 là cảm biến phát điện kiểu cảm ứng cótín hiệu ra là tín hiệu số Trong sơ đồ các cảm biến, góc trên bên trái ký hiệu vào cảmbiến có bản chất vật 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 bộkhuếch đại tần số sóng mang (9) khuếch đại điện áp một chiều (10), khuếch đại điệntích (11), khuếch đại điện áp dòng một chiều (12) Các thiết bị hiển thị và ghi cần đượcchọn phù hợp với dạng tín hiệu và phối hợp đúng với các trở kháng vào ra của thiết bị.Thiết bị chỉ thị 13 có thể làm việc với các dạng tín hiệu vào dạng tương tự và số Thiết

bị tự ghi 14 và16 kiểu từ điện dùng điện thế kế kiểu gương có thể làm việc với tín hiệuvào có trị số dòng lớn Thiết bị tự ghi 15 kiểu điện tử có trở kháng trong lớn Thiết bịhiển thị 17 là thiết bị chỉ thị kiểu số

CHƯƠNG 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 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…

cơ ở các chế độ làm việc khác nhau (chế độ tốc độ và tải 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 (ge) theo số vòng quay (ne) khi giữ cơ cấu điều khiển động cơ (tay ga) cố định

a Động cơ xăng không hạn chế số vòng quay;

b Động cơ xăng có hạn chế số vòng quay;

c Động cơ Diesel.

a) b)

Hình 3.2 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

Một trục mang rotor có bố trí các

cánh có chứa nước và được quay tròn

khi rotor quay Nước từ các cánh của

rotor sẽ được tát vào những cách được

bố trí trên stator Như hình 3.3.a Tác

động này sẽ làm cho stator quay theo

Một đồng hồ đo lực và cánh tay đòn

được bố trí trên stator Momen cản đo

được trên stator bằng mô men tác động

từ động cơ

Hình 3.3 Thiết bị đo thủy lực.

Chẳng hạn ta xét thiết bị đo kiểu

“Bolt_on” Những thiết bị này được sử

dụng nhiều ở Mỹ, và được gá trên phần

sau vỏ ly hợp hoặc trên khung ô tô Việc

tạo tải loại này bằng cách phối hợp điều

chỉnh các vanvào và ra trên thiết bị

Hình 3.4 Thiết bị đo kiểu “Bolt_on”.

b. Thiết bị dây tải bằng động cơ điện

Đặc tính chung của loại này, động

cơ được tạo tải , được sử dụng là động

cơ điện (AC hay DC) có thể thay đổi số

vòng quay được Động cơ điện ( kể cả

AC hay DC) trong thiết bị đo có thể

hoạt động được cả ở chế độ máy phát để

tạo tải (khi được động cơ thử nghiệm

dẫn động) hay ở chế độ động cơ, để dẫn

động động cơ thử nghiệm để thay đổi

số vòng quay, ở động cơ AC người ta

thường sử dụng biện pháp thay đổi tần

số dòng điện Ở động cơ DC người ta

dừng biện pháp thay đổi vị trí chổi than,

thay đổi điện áp…

Nhược điểm của loại này là giá

thành cao vì kết cấu phức tạp

+ Thiết bị đo sử dụng động cơ DC:

Những thiết bị này được gắn động

cơ điện một chiều Điều khiển hoàn toàn

bằng thysistor dựa trên bộ chuyển đổi

AC/DC, để điều khiển, có khả năng

khởi động và tạo mô men cản tốt

Nhưng khuyết điểm của nó là hạn chế

tốc độ tối đa và có quán tính lớn, có thể

tạo ra sự dao động xoắn và đáp ứng với

sự thay đổi tốc độ chậm

+Thiết bị đo sử dụng động cơ AC:

Sự phát triển của kỹ thuật, điều

khiển động cơ xoay chiều đã cho phép

sử dụng động cơ xoay chiều thay cho

động cơ DC cho các thiết bị đo Dụng

cụ này có các tính năng và hiệu suất hơn

hẳn động cơ DC Ưu điểm của loại này

là không sử dụng chổi than và lực quán

tính thấp Loại này có cấu tạo như là

động cơ cảm ứng, tốc độ được điều

khiển từ sự thay đổi tần số của dòng

điện Khi hoạt động ở chế độ máy phát

nó tạo ra mô men cản

+Thiết bị đo sử dụng dòng điện

Foucault :

Sử dụng nguyên tắc cảm ứng điện

từ tạo ra momen Rotor có răng ở mép

và được làm mát bằng nước Từ trường

song song với trục của máy được sinh ra

ở hai cuộn dây và sự chuyển động của

rotor làm phát sinh những thay đổi từ

thông trên các răng của rotor và điều

này làm phát sinh ra dòng Foucault

trong Rotor Dòng điện này sẽ tạo ra từ

trường có khuynh hướng chống lại từ

trường sinh ra nó Hay nói cách khác nó

sẽ tạo ra một mô men cản Việc thay đổi

công cản sẽ tạo ra một cách nhanh

chóng bởi việc thay đổi cưỡng độ dòng

điện qua các cuộn dây Loại này có cấu

tao dơn giản và có hiệu quả cao Hệ

thống điều khiển đơn giản và nó có khả

năng tăng momen phanh ở tốc độ khá

Hình 3.5 Thiết bị đo sử dụng động cơ

điện DC.

Hình 3.6 Thiêt bị đo dòng điện Foucault.

1 Rotor; 2 Trục rotor; 3 Khớp nối; 4 Dòng nước làm mát đi ra; 5 Cuộn dây; 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 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 là có thể đo được

momen từ những số vòng quay rất nhỏ

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 đokhác nhau Tuy nhiên tổng quát nhất ta có thể tiến hành theo các bước sau :

cung cấp nhiên liệu tối đa Ngắt bỏ hệ thống diều chỉnh đánh lửa của động cơ xănghoặc cơ cấu điều tốc của động cơ diesel

+ Cho động cơ chạy ở số vòng quay nhất định (chẳng hạn n= 900 vòng/ phút)bằng cách dùng các thiết bị tạo tải , đồng thời thay đổi thời điểm đánh lửa cho tới một

một vị trí mà động cơ làm việc ổn định nhất và để động cơ nổ ở trạng thái nhiệt độ ổnđịnh.

+ Ta tiến hành đo các chỉ số : Mô men phanh của các thiết bị tạo tải, chi phínhiên liệu, số vòng quay động cơ

+ Ta tiến hành giảm tải cho động cơ, tức là tăng số vòng quay lên thêm 200vòng/ phút,khi đó ta lại điều chỉnh thời diểm đánh lửa cho tới khi động cơ chạy ổnđịnh ở số vòng quay đã chọn Ta lại tiến hành đo và ghi các chỉ số : Mô men phanhcủa các thiết bị tạo tải, chi phí nhiên liệu, số vòng quay động cơ

+ Cứ làm như thế cho tới khi ta có được điểm uốn của đường cong công suất

mở hoàn toàn thì ta kéo thanh răng nhiên liệu tối đa

b Thí nghiệm để xác định đặc tính tải trọng

các số vòng quay khi đó ta có thể xác định được đường đặc tính tải trọng

 Tính các trị số 0,25Ne; 0,5Ne; 0,75Ne; 0,85Ne; 0,95Ne, rồi làm cho động cơchịu những tải theo thứ tự đó

 Đối với động cơ diesel cách tiến hành cũng tương tự nhưng lức này thay đổi vịtrí bướm ga ta sẽ thay đổi vị trí thanh răng nhiên liệu

Thử nghiệm xác định mức độ tiêu hao nhiên liệu của động cơ trong một đơn vị thời gian, nhằm xác định chi phí tiêu hao nhiên liệu giờ GT (Gnl) hay suất tiêu hao nhiên liệu ge và hệ số dư lượng không khí

Để xác định mức tiêu hao nhiên liệu của động cơ người ta có thể dùng nhiều phương pháp khác nhau

cổ ( đã được hiệu chỉnh) hay bình có

vạch và được thực hiện như sau:

+ Vặn khóa ba ngả 4 cho nhiên

liệu chảy vào bình thóp cổ Cho động cơ

khởi động và làm việc ổn định ở một

chế độ nhất định Vặn khóa ba ngả 4

cho nhiên liệu từ các bình thóp cổ chảy

vào động cơ, đồng thời ta tiến hành

dùng đồng hồ đo thời gian để tính thời

gian tiêu hao nhiên liệu t Biết thời gian

t tính bằng giây mà động cơ đã tiêu thụ

hết lượng nhiên liệu đã qui định là V

(kg/ giờ)

(g/nl.h)

+ Khi đo lượng tiêu hao nhiên liệu

bằng những bình thóp cổ áp suất trong

bình luôn luôn thay đổi Thiếu sót này

có thể khắc phục được nếu đo bằng

những bình có vạch

+ Sơ đồ cấu tạo nguyên lý hoạt

động của bình có vạch trình bày ở hình

3.9(a,b) Hình vẽ a trình bày trường hợp

nhiên liệu được cung cấp cho động cơ từ

bình nhiên liệu, hình b trình bày trường

hợp được cung cấp từ bình dưới của

bình có vạch Lượng nhiên liệu được

cung cấp tới động cơ cũng chịu một áp

suất như thế, bởi vì lượng khí của bình

trên thông với lượng khí của bình dưới

Khi mức nhiên liệu của bình dưới giảm

chừng nào thì mức nhiên liệu của bình

trên giảm chừng ấy Khi khóa ở vị trí

khóa không có nhiên liệu xuống bình

dưới, nếu lượng không khí trong bình

trên giảm sẽ làm mức nhiên liệu tăng

lên Khi hoạt động bình thường thì khóa

3 đóng, khóa này dùng để thực hiện áp

suất cần thiết của không khí bình trên

Hình 3.9 Dụng cụ đo tiêu hao nhiên liệu

sử dụng bình có vạch.

1 Khóa; 2 ống; 3 Khóa; 4 Thùng; 5,

6 Dấu

Hình 3.10 Đồng hồ bấm giờ.

b. Phương pháp đo bằng cách cân trực tiếp

Phương pháp đo bằng cách cân trục

có độ chính xác cao và không bị ảnh

hưởng các sai số do thay đổi tỷ trọng

nhiên liệu khi nhiệt độ thay đổi Muốn

thực hiện phương pháp này thùng nhiên

liệu phải đặt trên cân và dùng ống dẫn

cao su, hay tốt hơn, bằng xiphông để

dẫn nhiên liệu tới động cơ

Sau hiệu lệnh bắt đầu thử nghiệm

các đĩa cân bằng và thời điểm cân bằng

phải bấm đồng hồ bấm giây, sau đố lấy

bớt quả cân (Gon) và ở thời điểm cân

bằng lần thứ 2 lại bấm đồng hồ bấm

giây cho dừng lại

Chi phí nhiên liệu giờ được xác

định theo công thức :

kg/h

Phương pháp thứ hai đòi hỏi thời

gian tiến hành lâu hơn và do đó một vài

trường hợp việc thử nghiệm kéo dài

Khi thử nghiệm những động cơ mà việc

cung cấp nhiên liệu thực hiện bằng việc

tự chảy thì phải lưu ý thực hiện sao cho

áp suất của nhiên liệu gần bằng áp suất

của thùng nhiên liệu của máy khi cung

cấp cho động cơ

Hình 3.11 Sơ đồ nguyên lý phương pháp

đo bằng cân trực tiếp.

1 Thùng chứa; 2,3 Các van; 4 Bình đo; 5 Cảm biến đo; 6 Quả cân

c. Phương pháp đo dùng thiết bị điện tử

Băng thử sử dụng phương pháp

cân kết hợp với bộ chuyển đổi kết quả

đo nhiên liệu tiêu thụ (Gnl) điện tử trên

cơ sở thay đổi điện dung

Phương pháp này dựa trên nguyên

lý thay đổi điện tích tích điện của hai

bản cực khi khoảng cách tiếp xúc giữa

hai bản cực thay đổi Giá trị điện dung

ban đầu (C0) tính theo công thức sau:

Khi hai điện cực tiếp xúc lên nhau

khoảng cách l thì lúc này điện cực sẽ

thay đổi đến C và giá trị này được tính

Trên cơ sở quan hệ giữa mức tích

điện và lượng nhiên liệu trung bình đo

giảm dần, thiết bị đo hiển thị trực tiếp

giá trị nhiên liệu mà động cơ tiêu thụ

Q

Lúc này, giá trị lượng nhiên liệu

động cơ tiêu thụ trong 1 giờ :

(kg/h)

Suất tiêu thụ nhiên liệu của động

cơ thử:

Hình 3.12 Sơ đồ thiết bị cân nhiên liệu theo

nguyên lý điện dung.

1 Đối trọng; 2 Lò xo lá; 4 Cần đo; 5 Bình đo; 6 Cảm biến; 7 Giảm chấn

thủy lực.

1 ống cấp nhiên liệu cho bình đo.

2 ống cấp nhiên liệu cho động cơ.

3 ống hồi nhiên liệu.