) Lượng mòn trung bình cổ biên_RON92 Lượng mòn trung bình cổ biên_E
Phụ lục 2 TRANG THIẾT BỊ THỬ NGHIỆM XE MÁY VÀ Ô TÔ
P2.1. Trang thiết bị phòng thử ô tô (CD48” )
P2.1.1. Thông tin chung
Phòng thử ô tô bao gồm băng thử động lực học (Chassis Dynamometer 48”), hệ thống
lấy mẫu và phân tích khí thải, các thiết bị phụ trợ.
Băng thử động lực học CD48’ do hãng AVL Zollner chế tạo có chức năng để thử và kiểm tra ôtô trong phòng thí nghiệm giúp cho quá trình nghiên cứu về ôtô nói chung và động cơ nói riêng được dễ dàng hơn đồng thời có thể thực hiện một số chức năng
mà khó hoặc không thể thực hiện trên đường thực.
Thiết bị chính của băng là một động cơ điện xoay chiều đặt ở giữa hai con lăn. Thiết
kế này cho phép thu nhỏ kích thước của băng thử và cách bố trí các thiết bị liên quan từ trên xuống một cách dễ dàng đồng thời nó cũng thuận lợi cho quá trình bảo dưỡng
sau này.
Hình PL.1. Phòng thử ô tô của PTN Động cơ đốt trong - ĐHBK Hà Nội
Để tránh hiện tượng trễ do ma sát sinh ra ở ổ trục thì ổ trục này được quay với tốc độ
chậm thông qua một động cơ điện xoay chiều. Hai ổ trục được điều khiển quay cùng chiều nhau để loại trừ sự tổn thất do ma sát. Việc lắp các ổ trục này không gây tổn thất cho băng thử Chassis Dynamometer 48”.
Băng thử Chassis Dynamometer 48” được có thể mô phỏng khối lượng của xe trong
phạm vi từ 454 kg tới 5448 kg. Quán tính cơ sở của các con lăn là 1678 kg. Các thông số cơ bản của băng thử:
- Tốc độ lớn nhất: 200 km/h.
- Phạm vi mô phỏng quán tính: 454 kg 5448 kg
- Dung sai tốc độ đo: 0…2 km/h <0,1 % ; 2…200 km/h <0,01%
- Dung sai của giá trị lực kéo đo: 0,1% giá trị lớn nhất của dải đo.
- Độ chính xác của phép đo thời gian: 10 ms
- Nhiệt độ môi trường trong buồng thử: 5 ...40 0C
- Độ ẩm tương đối lớn nhất của không khí trong buồng thử <75 % Băng thử Chassis Dynamometer 48” có các chức năng chính sau đây:
- Xác định tốc độ của xe
- Xác định lực tại bề mặt con lăn
- Xác định gia tốc và công suất của xe
- Kiểm tra đồng hồ tốc độ và đồng hồ đo quãng đường xe chạy
Ngoài các chức năng trên, băng thử Chassis Dynamometer 48” cùng với hệ thống lấy
mẫu và phân tích thành phần khí xả tạo thành hệ thống thử nghiệm khí xả công nhận
kiểu theo tiêu chuẩn EURO II.
P2.1.2. Cơ sở lý thuyết các phép đo chính
a) Phép đo tốc độ
Tốc độ của băng thử được xác định thông qua bộ cảm biến tốc độ kiểu quang học. Bộ (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
cảm biến được gắn ở đầu trục của con lăn vì vậy nó có thể đo trực tiếp tốc độ của con lăn. Từ tốc độ con lăn n đo được có thể tính được vận tốc của xe v.
Hình PL.2. Cấu tạo của cảm biến tốc độ
1: Đĩa mã hoá, 2: Nguồn sáng (đèn LED), 3: Tranzitor quang
Đĩa mã hoá 1 được gắn cứng với trục con lăn 4 vì vậy khi trục con lăn quay sẽ làm cho
đĩa 1 quay cùng với tốc độ con lăn.
Khi vị trí đèn LED 2, lỗ trên đĩa 1 và tranzitor quang 3 thằng hàng khi đó tranzitor
nhận được ánh sáng do đèn 2 phát ra sẽ làm thông mạnh điện, lúc đó điện áp cung cấp
cho mạch là 5V.
Khi vị trí củađèn 2, lỗ trên đĩa 1 và tranzitor không thẳng hàng thì tranzitor 3 không nhận được ánh sáng do 2 cung cấp do đó tranzitor quang 3 bị khoá nên điện áp cung
cấp của mạch là 0 V.
Đo đĩa 1 quay liên tục nên tín hiệu ở đầu ra có dạng xung chữ nhật. Tín hiệu xung ở đầu ra được đưa đến máy đếm xung đồng thời liên kết với cơ cấu đếm thời gian sẽ xác định được tốc độ của con lăn.
Trong đó : n : Tốc độ của con lăn
y : Số xung đếm được ở máy đếm xung
2 3 3 1 4 2 x * t y n
t : Thời gian đo (s)
x : Số rãnh trên đĩa mã hoá 1
b) Phép đo lực
Hình PL.4. Nguyên lý đo lực
1. Con lăn, 2. Gối trục, 3. Động cơ điện, 4. Bộ cân tải
Đo lực trên bề mặt con lăn dựa trên nguyên lý phanh điện xoay chiều.
Một động cơ điện xoay chiều được đặt trên hai gối trục sao cho stator luôn tự do, do
vậy stator có thể quay tương đối so với rotor.
Khi con lăn quay quanh trục kéo theo trục rotor quay theo. Nhờ tác dụng tương hỗ của
từ trường giữa rotor và stator sẽ làm stator của động cơ điện quay theo. Khi stator dịch
chuyển thông qua cụm cân tải (loadcell) sẽ xác định được giá trị lực kéo.
Lực FWđược đo nhờ bộ cân tải dựa trên nguyên tắc đo lực nhờ hiện tượng áp điện. Từ
lực tại bộ cân tải FW có thể tính ra lực tại bề mặt con lăn FKéo theo phương trình cân bằng:
Hình PL.5. Cơ sở xác định lực kéo
FW.r = Fkéo.R
Trong đó: FKéo: Lực kéo tại bề mặt con lăn (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
FW: Lực đo tại bộ cân tải
r: Chiều dài cánh tay đòn R: Bán kính con lăn
c) Phép đo gia tốc và công suất
12 2 3 4 R r . F FKÐo W
Công suất của xe theo công thức sau :
P = FKéo.v
Tốc độ của con lăn v (m/s) được xác định từ bộ cảm biến tốc độ và bán kính con lăn.
Lực kéo tại bề mặt con lăn FKéođược xác định được nhờ bộ cân tải (loadcell).
Gia tốc của xe được xác định trên cơ sở định nghĩa:
a = (m/s2)
Căn cứ vào các điểm đo liên tiếp trong các lần đo ta có thể xác định được độ chênh lệnh vận tốc v trong khoảng thời gian t.
P2.1.3. Hệ thống lấy mẫu và phân tích khí thải
Hệ thống lấy mẫu khí với thể tích không đổi (CVS - Constant Volume Sampling) sử
dụng nguyên lý lưu lượng dòng chảy tới hạn qua ống Venturi. Khí thải từ ống xả được
thu toàn bộ và làm loãng bằng không khí của môi trường thử rồi sau đó trích ra một
phần để điền đầy các túi khí. Các túi khí này sẽ được các bộ phân tích xác định thành phần và hiển thị kết quả đo được. Sơ đồ hệ thống thể hiện trong hình PL.6.
Hệ thống phân tích khí thải gồm các bộ phân tích các thành phần CO, CO2, HC, NOx,
O2 có trong khí thải.
Tất cả các bộ phân tích đều được hiệu chuẩn bằng khí hiệu chuẩn (calibration gases) trước mỗi phép đo.
Hình PL.6. Sơ đồ phòng thử công nhận kiểu cho xe con và xe tải nhỏ
P2.2. Trang thiết bị phòng thử xe máy (CD20” )
P2.2.1. Đặc điểm và chức năng chính của băng thử
Băng thử CD 20’’ do hãng AVL cung cấp, có chức năng thử nghiệm và kiểm tra xe ở
các chế độ mô phỏng. Qua đó giúp cho quá trình nghiên cứu cải tiến xe máy và động cơ được dễ dàng.
tv v
Các chức năng chính của băng thử:
- Xác định tốc độ của xe
- Xác định lực tác dụng trên bề mặt con lăn
- Xác định gia tốc và công suất của xe
- Mô hình hóa tải trọng trên đường thông qua băng thử. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Kết hợp băng thử với hệ thống lấy mẫu khí thải CVS, tủ phân tích khí CEBII và thiết
bị đo tiêu hao nhiên liệu 733S trong quá trình thử nghiệm theo chu trình châu Âu
(ECE R40) qua đó xác định thành phần các chất thải độc hại có trong khí thải, lượng
nhiên liệu tiêu thụ.
Các chế độ vận hành băng thử:
- Chế độ lực không đổi (F=const)
- Chế độ tốc độ không đổi (V=const)
- Chạy theo chu trình.
P2.2.2. Kết cấu băng thử
Hình PL.7. Phòng thử xe máy CD20”
Băng thử động học gồm một động cơ điện công suất 23,9 kW dẫn động con lăn thông
qua hộp số làm liền động cơ.
Con lăn của băng thử có đường kính 20’’(508 mm), bề mặt con lăn được phủ một lớp
tạo ma sát để dễ dàng dẫn động bánh xe máy, trên trục con lăn có gắn cảm biến đo tốc độ động cơ. Do trục con lăn chính là trục động cơ điện cho nên từ tốc độ con lăn ta có
thể xác định được tốc độ xe.
Bánh đà và đĩa phanh (phanh hơi) được gắn trên trục động cơ và con lăn có nhiệm vụ
tích lũy năng lượng. Qua đó ổn định quá trình chạy của xe, giúp người lái theo chu
trình thử được dễ dàng giảm tối thiểu các lỗi vượt ra ngoài miền dung sai cho phép của đường thử.
Trên động cơ chính còn có cơ cấu đo lực dùng nguyên lý phanh điện xoay chiều.
Xe được giữ trên băng thử bằng cơ cấu kẹp bánh trước sử dụng khí nén, với áp suất
Quạt gió được gắn liền với băng thử nên có khả năng tạo ra tốc độ gió thay đổi theo
tốc độ con lăn trên băng thử có tác dụng làm mát động cơ trong quá trình thử nghiệm.
Các thông số cơ bản của quạt:
- Lưu lượng quạt 32.000 m3/h.
- Áp suất tĩnh: 600 Pa, tổng áp suất: 837 Pa, áp suất hút ở 200C là 101 kPa, công suất :
12,29 kW
- Thời gian khới động chuẩn: 5,2 s
- Kích thước cửa quạt: 800*600 mm.
P2.2.3. Thông số của băng thử
Băng thử chassis dyno 20’’ được thiết kế để mô phỏng lại khối lượng của xe trong (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
phạm vi 80kg đến 350kg.
Quán tính cơ sở của con lăn tương đương với khối lượng của xe khoảng 170kg.
Lực kéo lớn nhất của động cơ ở chế độ động cơ là 1512 N ở 90 Km/h. Lực kéo lớn
nhất ở chế độ máy phát là 1680 N ở 90 Km/h.
Lực kéo lớn nhất của động cơ ở chế độ khi sử dụng nhiều là là 945 N ở 90Km/h. Ở chế độ máy phát sử dụng nhiều là 1040 N ở 90 Km/h.
Các thông số của quá trình thử và dung sai:
- Trong quá trình thử nghiệm, con lăn luôn bị khóa
- Vùng quán tính mô phỏng lớn nhất là 80 đến 350 kg
- Vùng dòng điện mô phỏng lớn nhất: -90 đến 180 kg
- Gia tốc lớn nhất trong quá trình mô phỏng tải trọng: 3,7 m/s2 - Lực kéo mô phỏng: 1000 N.
- Mức độ tăng lớn nhất của quán tính động cơ 1 chiều thử nghiệm: 8,8 m/s2 ở 90
Km/h.
- Dung sai của tốc độ thực được xác định là: 0 ÷ 2 Km/h < 0,1% 2 ÷ 30 Km/h < 0,01% 30 ÷ 200 Km/h < 0,001% - Dung sai của giá trị lực thực tế: 0,11 %
- Sự lặp lại dung sai lực kéo: 0,003 %
- Dung sai của gia tốc thực tế: 1% hoặc 0,005 m/s2
- Dung sai của bù cho mất mát < 5 N
- Bù của phép đo kích thước: 1 m
- Bù của thời gian đo kích thước: 10 ms
- Dung sai của thời gian đo kích thước: ± 10 ms
- Dung sai điều chỉnh tốc độ: < 0,05%
- Dung sai của điều chỉnh đơn vị lực kéo: < 2%
- Phạm vi nhiệt độ môi trường trong buồng thử: +50 C ÷ +400 C - Độ ẩm lớn nhất bên ngoài buồng thử: < 75%
P2.2.4. Sơ đồ hệ thống và nguyên lý đo
P2.2.4.1. Sơ đồ hệ thống
Hình PL.8. Sơ đồ tổng quát của băng thử
Quá trình thử nghiệm được giám sát trên giao diện phần mền MMI, các thông số tốc độ, lực kéo, công suất được hiển thị tức thời, ngoài ra người vận hành có thể theo dõi các thông số của quá trình thử nghiệm trên thiết bị điều khiển từ xa.
Băng thử xe máy có thể thực hiện được các phép đo chính sau:
- Xác định tốc độ xe
- Xác định lực tại bề mặt con lăn (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
- Xác định gia tốc và công suất xe
- Mô hình hóa tải trọng trên đường trên băng thử.
Ngoài ra băng thử còn kết hợp với hệ thống phân tích khí xả để phân tích thành phần
khí xả động cơ.
Băng thử CD20’’ được điều khiển bằng phần mềm Zoller. Đây là phần mềm cung cấp
nhiều chức năng và giúp người sử dụng có thể quan sát tình trạng vận hành thông qua giao diện người - máy.
P2.2.4.2. Nguyên lý đo
Tương tự như phép đo của băng thử ô tô (CD48”), xem mục PL5.1.2.
Máy chủ