XÂY DỰNG mô HÌNH THÍ NGHIỆM ĐÁNH GIÁ TÍNH NĂNG KINH tế kỹ THUẬT của ĐỘNG cơ XE máy KHI sử DỤNG XĂNG e5

TIỂU LUẬN MÔN HỌCNgành: Kỹ thuật cơ khí Chuyên ngành: Cơ khí động lực ĐỀ TÀI XÂY DỰNG MÔ HÌNH THÍ NGHIỆM ĐÁNH GIÁ TÍNH NĂNG KINH TẾ KỸ THUẬT CỦA ĐỘNG CƠ XE MÁY KHI SỬ DỤNG XĂNG E5 Giảng

TIỂU LUẬN MÔN HỌC

Ngành: Kỹ thuật cơ khí

Chuyên ngành: Cơ khí động lực

ĐỀ TÀI XÂY DỰNG MÔ HÌNH THÍ NGHIỆM ĐÁNH GIÁ TÍNH NĂNG KINH TẾ KỸ THUẬT

CỦA ĐỘNG CƠ XE MÁY KHI SỬ DỤNG

XĂNG E5

Giảng viên hướng dẫn: Th.S Dương Đình Nghĩa

Sinh viên thực hiện: Hồ Khắc Sâm

Số thẻ sinh viên: 103180046

Lớp: 18C4A

Đà Nẵng, 08/2021

Sau khi học xong các học phần cơ sở ngành và chuyên ngành như “Nguyên lýđộng cơ đốt trong”, “Kết cấu động cơ đốt trong”, “Cảm biến và kỹ thuật đo” sinh viênngành động lực được tiếp cận thực tế hơn về ngành nghề với học phần “Thí nghiệmđộng cơ” Học phần “thí nghiệm động cơ” giúp cho sinh viên củng cố lại những kiếnthức về lý thuyết đã học qua trường lớp cũng như qua thực tiễn Qua đó giúp sinh viênbiết nghiên cứu, tìm hiểu một vấn đề kỹ thuật bằng thực nghiệm, biết sử dụng các thiết

bị thí nghiệm, dụng cụ đo hiện đại, biết xây dựng các đường đặc tính tải, đặc tính tốc

độ, đặc tính điều chỉnh động cơ bằng thực nghiệm

Được sự hướng dẫn tận tình của thầy Dương Đình Nghĩa, chúng em đã hoàn thành bài báo cáo môn học “Thí nghiệm động cơ”, với chuyên đề là: “Xây dựng mô

hình thí nghiệm đánh giá tính năng kinh tế kỹ thuật của động cơ xe máy khi sử dụngxăng E5” Đây là lần đầu xây dựng một mô hình có tiếp cận máy móc và các thiết bịnên không thể tránh khỏi những sai sót trong quá trình làm việc Vậy mong thầy thôngcảm và sửa chữa sai sót giúp chúng em có thể hoàn thiện hơn bài báo cáo của mình.Cuối cùng nhóm 4 của lớp học phần 17N19 xin chân thành cảm ơn thầy!

Đà Nẵng, tháng 08 năm 2021

Lời nói đầu và cảm ơn i

Mục Lục

Chương 1: MỤC TIÊU THÍ NGHIỆM 1

1.1 Xây dựng được mô hình phòng thí nghiệm thực tế 1

1.2 Tiêu chuẩn khí thải đại EURO 3 1

1.3 Tốc độ, momen lớn và công suất hiệu suất máy làm việc tốt nhất 1

1.4 Tiêu tốn ít nhiên liệu nhất 1

Chương 2: TIÊU CHUẨN ĐÁNH GIÁ 3

2.1 Đặt vấn đề 3

2.2 Về kinh tế 3

2.3 Về kỹ thuật 3

2.3.1 Phạm vi áp dụng 3

2.3.2 Các tiêu chí đánh giá 4

Chương 3: CÁC CÔNG VIỆC CHÍNH 5

Chương 4: CỤ THỂ CHI TIẾT CÁC CÔNG VIỆC 7

4.1 Lựa chọn động cơ thí nghiệm 7

4.1.1 Các thông số của động cơ: 8

4.1.2 Thông số khung xe: 9

4.1.3 Kích thước 9

4.1.4 Bảo hành 9

4.2 Thiết lập mô hình thí nghiệm 10

4.2.1 Mô hình 10

4.2.2 Tìm hiểu các thiết bị 10

4.3 Lựa chọn và mua thiết bị phù hợp cho mô hình thí nghiệm 18

4.4 Phụ trách chính tiến hành phân công cho các bạn hỗ trợ để mua thiết bị sao cho kịp thời gian đề ra 18

4.5 Lắp ráp băng thử phòng thí nghiệm 18

4.6 Tiến hành thí nghiệm thử 19

4.7 Đánh giá, tổng quát lại phòng thí nghiệm 19

Chương 5: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 20

5.1 Chu trình thử xe máy 20

5.2 Các loại đặc tính 21

5.2.1 Cơ sở lý thuyết hình thành khí thải động cơ 21

5.2.2 Tác hại của khí thải động cơ 22

5.3 Cơ sở lý thuyết bộ phân tích CO, CO2, Nox, HC 23

5.3.1 Đo nồng độ CO, CO2 24

5.3.2 Đo nồng độ oxit nitơ (NOX ) 26

6.1 Qui trình đo công suất động cơ 29 6.2 Đo khí thải động cơ 30

Chương 7: ĐÁNH GIÁ, KẾT LUẬN 31

Chương 1: MỤC TIÊU THÍ NGHIỆM

Với các tính năng kinh tế và kỹ thuật thì nhóm chúng em phân tích ra được các mục tiêu như sau:

1.1 Xây dựng được mô hình phòng thí nghiệm thực tế

1.2 Tiêu chuẩn khí thải đại EURO 3

Bảng 1.1: Tiêu chuẩn khí thải EURO3

1.3 Tốc độ, momen lớn và công suất hiệu suất máy làm việc tốt nhất

1.4 Tiêu tốn ít nhiên liệu nhất.

***Giới thiệu sơ qua về xăng E5

Hình 1.1: Xăng E5

Xăng E5 còn gọi là xăng sinh học E5 được tạo nên từ việc pha trộn xăng khoángthông thường (xăng A92) với nhiên liệu sinh sinh học theo tỷ lệ phần trăm 95:5

Thành phần bio-ethanol 5% đó thực chất là cồn công nghiệp (ethanol khan 99.5%).Chúng được sản xuất từ ngô, sắn tạo ra cồn nguyên chất với nồng độ cao Loại cồn nàykhông có đặc tính ngậm nước nên sẽ không gây ảnh hưởng đến động cơ

Trong thực tế, nhiều người nghĩ rằng, xăng E5 sẽ làm ảnh hưởng xấu đến zoăngcao su, nhựa, polymer của động cơ Với những dòng xe sử dụng động cơ được sảnxuất trước năm 1993 thì điều này có thể xảy ra nhưng sau năm đó thì vấn đề này hầunhư không có do những cải tiến mới từ vật liệu động cơ đến hệ thống cung cấp nhiênliệu Do đó, tính axit của xăng E5 không thể tác động đến động cơ được

Mặt khác, khi quá trình đốt xảy ra, bio – ethanol cũng không gây ra bất kỳ tácdụng phụ nào Bởi vậy, xăng sinh học E5 hoàn toàn không hây hại cho động cơ

Động cơ sử dụng xăng E5 để hoạt động sẽ thải ít chất độc hơn, sản phẩm sau khiđốt cháy nhiên liệu là khí cacbonic và nước, do đó, làm giảm sự ăn mòn máy móc,tăng tuổi thọ của động cơ

Lượng nhiên liệu cần tiêu thụ khi dùng xăng sinh học E5 cũng thấp hơn so vớixăng thông thường Điều này sẽ giúp tiết kiệm chi phí, tăng hiệu quả về mặt kinh tế

Chương 2: TIÊU CHUẨN ĐÁNH GIÁ

2.1 Đặt vấn đề

Để đánh giá tính năng kinh tế kỹ thuật của động cơ khi sử dụng xăng e5, có thể

sử dụng các phần mềm mô phỏng chuyên dụng Tuy nhiên, mô hình mô phỏng cầnphải được kiểm chứng, hiệu chỉnh bằng các dữ liệu nghiên cứu thực nghiệm Ngoài ra,kết quả thực nghiệm cũng nhằm lượng hóa tác động của đối tượng nghiên cứu

2.2 Về kinh tế

Với mức độ phát triển khá nóng xe gắn máy như hiện nay ở Việt Nam thì tìnhtrạng ô nhiễm môi trường trở nên bức xúc và khó kiểm soát Không những ảnh hưởngnghiêm trọng môi trường sống đối với con người mà còn đe dọa nghiêm trọng tìnhhình biến đổi khí hậu đối với nước ta

Việc ngừng sử dụng xăng ERON92 mà chuyển sang sử dụng xăng sinh học E5

đã góp phần đáng kể vào việc giảm thiểu ô nhiễm môi trường do ô tô và xe gắn máy

sử dụng xăng hỏa thạch ở Việt Nam gây ra

Xăng sinh học là hỗn hợp của xăng không chì truyền thống và cồn sinh học (bio

- ethanol), trong đó 95 đến 90% thể tích là xăng không chì truyền thống và 5 đến 10%thể tích là cồn sinh học được sử dụng làm nhiên liệu cho các loại động cơ đốt trongnhư xe máy, ô tô

Đảm bảo an ninh năng lượng, phát triển nhiên liệu sinh học giúp các quốc giachủ động không bị lệ thuộc vào vấn đề nhập khẩu nhiên liệu, đặc biệt đối với nhữngquốc gia không có nguồn dầu mỏ và than đá, đồng thời kiềm chế sự gia tăng giá xăngdầu, ổn định tình hình năng lượng thế giới, do được sản sản từ nguồn nguyên liệu táitạo

2.3 Về kỹ thuật

2.3.1 Phạm vi áp dụng

Tiêu chuẩn này qui định phương pháp thử vận tốc thiết kế lớn nhất của mô tô, xemáy hai hoặc ba bánh được định nghĩa theo TCVN 6888 : 2001 (sau đây gọi chung là

xe), mô men xoắn lớn nhất và công suất hữu ích lớn nhất của động cơ lắp trên xe trong

để phê duyệt kiểu

Tiêu chuẩn này qui định phương pháp thử trên đường để xác định vận tốc thiết

kế lớn nhất của xe và qui định phương pháp thử trên băng thử để đánh giá tính nănglàm việc của động cơ lắp trên xe về các đường cong công suất, mô men xoắn và suấttiêu hao nhiên liệu ở chế độ toàn tải theo vận tốc động cơ, trong đó có vận tốc màđộng cơ đạt được công suất hữu ích lớn nhất và vận tốc mà động cơ đạt mô men xoắnlớn nhất

2.1.1.1 Tiêu chuẩn trích dẫn

TCVN 6010:1995 (ISO 7116 :1981) Phương tiện giao thông đường bộ - Phương pháp

đo vận tốc lớn nhất của xe máy

TCVN 6011:1995 (ISO 7117 :1981) Phương tiện giao thông đường bộ - Phương pháp

đo vận tốc lớn nhất của mô tô

TCVN 6439:1998 (ISO 4106 :1993) Mô tô - Qui tắc thử động cơ - Công suất hữu ích.2.1.1.2 Tiêu chuẩn vận hành

Bảo trì, bảo dưỡng: Bố trí nhân sự cho hoạt động vận hành kỹ thuật theo đúngchuyên môn, nghiệp vụ, quy định của pháp luật (nếu có) đối với công tác vận hành tạiphòng thí nghiệm Không có thiệt hại cho các thiết bị kỹ thuật do lỗi cố tình, thiếutrách nhiệm, thiếu hiểu biết

2.3.2 Các tiêu chí đánh giá.

Đặc tính tốc độ động cơ là đồ thị biểu diễn mối quan hệ momen có ích Me, côngsuất có ích Ne, suất tiêu hao nhiên liệu có ích ge… và các tiêu chí khác của động cơtheo tốc độ ne của động cơ khi giữ tay điều khiển động cơ ở vị trí quy định gồm có:Đặc tính tốc độ ngoài và đặc tính bộ phận

Đặc tính điều chỉnh

Biến thiên nhiệt độ khí nạp

Biến thiên nhiệt độ nước làm mát

Biến thiên nhiệt độ dầu bôi trơn

Biến thiên COx, NOx, HC

Là đặc điểm để nhận biết được các thành phần khí thải thải ra môi trường

Chương 3: CÁC CÔNG VIỆC CHÍNH

- Lựa chọn động cơ thí nghiệm

- Thiết lập mô hình thí nghiệm

- Lựa chọn và mua trang thiết bị thí nghiệm

- Tiến hành lắp ráp băng thử

- Thí nghiệm thử

- Đánh giá, tổng quát lại phòng thí nghiệm

Và dưới đây là bảng phân bố công việc phụ trách của thành viên nhóm chúng em:

Sâm: Lựa chọn động cơ thí nghiệm

Nguyên: thiết lập mô hình thí nghiệm

Tuấn: lựa chọn và mua thiết bị

Úc: lắp ráp phòng thí nghiệm

Định: thí nghiệm thử

Dũng: đánh giá và đưa ra kết luận

Theo như bảng thì màu đỏ là màu phụ trách chính, còn tất cả các màu còn lại lànhững người hỗ trợ công việc trong các tuần

Sự phân bố như thế này giúp cho thời gian của mỗi bạn được chủ động hơn Mặtkhác mỗi người đảm nhận một ví trí công việc chính rồi và một số công việc cũngkhông yêu cầu cần đầy đủ các thành viên nên một phần tránh được trường hợp đôngngười mà không chất lượng

Chương 4: CỤ THỂ CHI TIẾT CÁC CÔNG VIỆC

4.1 Lựa chọn động cơ thí nghiệm

- Lựa chọn động cơ sao cho phù hợp với yêu cầu thí nghiệm

- Phụ trách chính: Sâm

- Thời gian: 7 ngày

Hình 4.1

Hình 4.2

Chọn động cơ xe máy Yamaha Sirius 2021, động cơ 4 thì, xy lanh đơn SOHC, là dòng

xe sử dụng công nghệ phun xăng điện tử

4.1.1 Các thông số của động cơ:

Công suất tối đa

Mô men cực đại

và tiết kiệm nhiên liệu tối ưu

Phiên bản phanh đĩa cho chất thể thao, mạnh mẽ, phanh đĩa với 2 piston kẹp chặtgiúp phát huy tối đa hiệu quả lực phanh, tăng độ an toàn cho người điều khiển

4.1.2 Thông số khung xe:

Thời gian bảo hành: 3 năm hoặc 30.000km (tùy điều kiện nào đến trước)

4.2 Thiết lập mô hình thí nghiệm

Gồm các nội dung

- Phụ trách chính: Nguyên

- Thời gian 7 ngày:

- Bản vẽ sơ đồ mô hình phòng thí nghiệm

- Dự trù kinh phí của các thiết bị

- Tìm hiểu các thiết bị trong mô hình

4.2.1 Mô hình

Hình 4.3: Mô hình phòng thí nghiệm

4.2.2 Tìm hiểu các thiết bị.

- Hệ thống băng thử động lực học Chassis Dinamometer 20(CD-20)

- Thiết bị xác định tiêu hao nhiên liệu

- Thiết bị cảm biến

- Thiết bị thu nhập thông tin

- Đường ống nạp và thải của động cơ

- Cảm biến áp suất đo khí nạp

- Cảm biến đo nhiệt độ khí nạp

- Cảm biến đo độ ẩm trong môi trường phòng thí nghiệm

- Thiết bị đo lưu lượng khí nạp air flow meeter: -thiết bị cho phép đo từ: 720kg/h

0 Cảm biến đo tốc độ động cơ

Hình 4.4: Mô hình thực tế

Bảng 4.4: Các thông số của băng thử

Xe chạy thử nghiệm trên băng thử xe gắn máy CD-20 được giữ cố định bởi cơ cấu kẹp bánh xe dùng khí nén

4.2.2.2 Máy chủ

Dell Percision T5820 sở hữu bộ vi xử lýIntel Xeon W-2123 với 10 nhân, 20 luồngcho phép chạy những ứng dụng khắt khe

nhất của bạn Bộ nhớ trong lên tới 16Gb 2666MHz RdiMM, chạy phần mềm nhanhnhất, nhiều nhất có thể với thời gian chờ ngắn Ngoài ra, máy có khả năng nâng cấplên tới 256Gb Tản nhiệt máy được thiết kế đa kênh mang lại khả năng làm mát tiêntiến, tăng cường làm mát và hoạt động 1 cách yên tĩnh kể cả khi hệ thống đang hoạtđộng các công việc nặng, giúp bạn tập trung vào công việc và không lo bị làm ồn.Card đồ họa Nvidia Quadro P2000 4GB với kiến trúc mới, mạnh mẽ mang lại hiệusuất xử lý đồ họa cao, bạn không phải ngán bất kỳ ứng dụng đồ họa nặng nào hiện tại.

Hình 4.5: Máy chủ

4.2.2.3 Cảm biến áp suất

Cảm biến áp suất Danfoss MBS3000 là thiết bị điện tử chuyển đổi tín hiệu ápsuất sang tín hiệu điện, thường được dùng để đo áp suất hoặc các ứng dụng có liênquan đến áp suất

Nguyên lý hoạt động cảm biến áp suấtMBS3000 Danfoss cũng gần giống như cácloại cảm biến khác là cần nguồn tác động(nguồn áp suất, nguồn nhiệt,… nguồn cần đocủa cảm biến loại đó) tác động lên cảm biến,cảm biến đưa giá trị về vi xử lý, vi xử lý tínhiệu rồi đưa tín hiệu ra Sơ đồ khối cảm biến

áp suất Sơ đồ khối cảm biến áp suất Áp suất:nguồn áp suất cần kiểm tra có thể là áp suấtkhí, hơi, chất lỏng…

Trong hệ thống điện điều khiểnđộng cơ chế hòa khí, lượngnhiên liệu phun đều dựa vào ápsuất chân không trong họng hútđộng cơ là chủ yếu Còn vớiđộng cơ sử dụng hệ thống phunxăng điện tử thì lượng nhiên liệuphun lại được quyết định bởilượng không khí đi vào trực tiếpxy-lanh dựa trên thông tin màcảm biến lưu lượng khí nạp(MAF) thu nhận được.

Hình 4.7: Thiết bị đo lưu lượng

Cảm biến MAF có chức năng đo khối lượng khí nạp qua cửa hút và truyền tín

hiệu về ECU để điều chỉnh lượng nhiên liệu phun đạt tỉ lệ chuẩn và điều chỉnh góc

phun đánh lửa phù hợp

Khi cảm biến lưu lượng khí nạp gặp vấn đề thì động cơ sẽ chạy không êm,

không đều hoặc không chạy được, công suất động cơ kém, xe chạy tốn nhiên liệu hơn,

chết máy…

Thiết bị tín hiệu đầu ra của cảm biến đo khối lượng khí nạp MAF là 1-5V, nó cógiá trị phụ thuộc vào khối lượng khí nạp vào qua cảm biến Khi động cơ dừng, điện ápđầu ra của cảm biến là 0,98-1,02V.

4.2.2.5 Thiết bị đo tiêu hao nhiên liệu

Hình 4.8: Thiết bị đo mức tiêu hao nhiệu

- Thông số kỹ thuật đặc trưng của thiết bị đo mức tiêu hao nhiên liệu FC 9521

Đặt thời gian ngày bắt đầu đo

Đặt thời gian ngày kết thúc đo

Lượng nhiên liệu tiêu hao (L): Đo tổng lượng tiêu hao nhiên liệu từ thời gian bắt đầu đến thời gian kết thúc của chu trình Test

Đo khoảng thời gian theo kiểu: (H.M.S) Khoảng thời gian đo hiển thị của bài kiểm tra(Giờ.Phút.Giây)

Hiển thị kiểu đo trên màn hình số: KM/L và L/H (Km/lít và Lít/giờ)

Kiểu đo tức thời: L/H (lít/giờ) theo phương pháp lấy mẫu đo 1 giây và được chuyển đổi sang giờ

Tốc độ trung bình:(KM/H) theo phương pháp tính từ thời điểm bắt đầu và kết thúc của quá trình đo

Giới hạn đo được: 0,1~999,9 km/h

Nguồn của thiết bị đo:

1 Ắc quy của ô tô (12-24 V) trong bài test đối với ô tô

2 Pin sạc có thể dùng liên tục trong 8 giờ

3 Chạy bằng Adapter.

Bàn phím của thiết bị thao tác bằng tay dễ dàng

Nhiệt độ hoạt động 0-50 độ C

Nhiệt độ bảo quản máy từ -10 đến 80 độ C

Thiết bị kiểm tra tiêu hao nhiên liệu đi kèm với 1 máy in

model:DPU-H245 Kích thước của máy:138x190x40 mm( WxDxH)

Kích thước máy in: 135x100x38 mm(WxDxH)

Trọng lượng: 0.7kgs

4.2.2.6 Thiết bị đo ô nhiễm khí thải

ACTIGOXP là máy phân tích khí xả 4 khívới tùy chọn (Opt) cho phép lắp thêm cảmbiến NOx và thiết bị đo khói Thiết bị phântích khí xả này đạt độ chính xác class 0tương đương với OIML R9S, là tiêu chuẩn

kỹ thuật tiên tiến nhất về hạng mục kiểm soát

ô nhiễm hiện nay

Bao gồm các thành phần:

- Cảm biến nhiệt độ dầu

- Cảm biến rung tốc độ động cơ RPM kiểuAVL

- Tủ đựng có bánh xe

- Bàn phím

- Màn hình máy tínhHình 4.9: Thiết bị đo ô nhiễm

+ Bộ phân tích khí xả động cơ xăng AT505

- Đo được các khí: HC, CO, CO2, O2 và tính toán hệ số lambda cho các động cơ sử dụng nhiên liệu Xăng, CNG, LPG

- Dải đo (CO): 0 đến 10 % vol (độ phân dải 0.001)

- Dải đo (CO2): 0 đến 20 % vol (độ phân dải 0.01)

- Dải đo (HC): -12 đến 2000 ppm vol (độ phân dải 1)

2001 đến 9000 ppm vol (độ phân dải 10)

- Dải đo (O2): 0 to 4 % vol (độ phân dải 0.01) 4 to 21 % vol (độ phândải 0.1)

- Dải đo (CO cor): 0 đến 10 % vol (độ phân dải 0.1)

- Hệ số lambda: 0.500 đến 2.000 (độ phân dải 0.001)

- Nhiệt độ động cơ: 5 đến 150°C (độ phân dải 1°C)

- Lưu lượng bơm: 10 l/phút

4.3 Lựa chọn và mua thiết bị phù hợp cho mô hình thí nghiệm

- Phụ trách chính: Tuấn

- Thời gian: 7 ngày

- Bảng kê các thiết bị, cũng như các thông số kĩ thuật rõ ràng của nhà sản xuất

- Bảng kê giá cả

- Tiến hành mua thiết bị đúng với mô hình

Thống kê giá thiết bị trong mô hình:

Thiết bị

Cảm biến áp suất

Thiết bị đo ô nhiễm khí thải

Thiết bị đo tiêu hao nhiên liệu