Chuyên đề 15 Đánh giá ảnh hưởng của xăng sinh học E10 đến độ bền và tuổi thọ của động cơ xăng xe máy trong phòng thí nghiệm và trên đường khi đã điều chỉnh kết cấu

1.1.1 Hao mòn xy lanh và phương pháp đo 1.1.1.1 Hao mòn xy lanh Xy lanh là một chi tiết làm việc trong những điều kiện ma sát rất khắc nghiệt: Bề mặt của nó phải tiếp xúc thường xuyên v

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

BÁO CÁO CHUYÊN ĐỀ

thuộc Đề tài: “Nghiên cứu khả năng tương thích của động cơ nổ thế hệ cũ sử dụng xăng sinh học có tỷ lệ etanol E100 lớn hơn

5%”, mã số ĐT.06.11/NLSH

thuộc Đề án phát triển nhiên liệu sinh học đến năm 2015,

tầm nhìn đến năm 2025

Sản phẩm 5.1: Đánh giá ảnh hưởng của xăng sinh học E10 đến

độ bền và tuổi thọ của động cơ xăng xe máy trong phòng thí nghiệm và trên đường khi đã điều chỉnh kết cấu

Chuyên đề số: 15

Cơ quan chủ trì

Hà Nội, tháng 6 năm 2012

MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU 3

1 TỔNG QUAN VỀ CÁC CHỈ TIÊU NGHIÊN CỨU 4

1.1 Các dạng hao mòn động cơ và phương pháp đo 4

1.1.1 Hao mòn xy lanh và phương pháp đo 4

1.1.2 Hao mòn pít tông và phương pháp đo 10

1.1.3 Hao mòn xéc măng và phương pháp đo 11

1.1.4 Hao mòn trục khuỷu và phương pháp đo 13

1.1.5 Thiết bị kiểm tra mức độ mài mòn 16

1.2 Tổng quan về dầu bôi trơn cho động cơ 18

1.2.1 Dầu khoáng 18

1.2.2 Dầu tổng hợp 18

1.2.3 Chất phụ gia trong dầu bôi trơn 19

2 THIẾT BỊ THỬ NGHIỆM 23

2.1 Băng thử xe máy CD 20” 23

2.2 Băng thử thủy lực Didacta 24

2.2.1 Phanh thuỷ lực T101D 24

2.2.2 Thiết bị đo tốc độ 25

2.2.3 Thiết bị đo mômen 25

2.3 Thiết bị đo tiêu hao nhiên liệu AVL Fuel Balance 733S 26

2.4 Tủ phân tích khí thải CEBII 27

3 PHƯƠNG PHÁP THỬ NGHIỆM 29

3.1 Nhiên liệu thử nghiệm 29

3.2 Phương tiện thử nghiệm và cách thức tiến hành 30

4 KẾT QUẢ THỬ NGHIỆM 34

4.1 Đánh giá mức độ hao mòn các chi tiết khi sử dụng xăng RON92 và E10 34

4.1.1 Sự mài mòn xilanh động cơ 34

4.1.2 Sự mài mòn piston động cơ 35

4.1.3 Sự mài mòn xéc măng động cơ 36

4.1.4 Kết luận 1 37

4.2 Đánh giá công suất, mômen, tiêu thụ nhiên liệu, đo áp suất nén của 2 xe máy sử dụng xăng RON92 và E10 trước và sau chạy thử nghiệm bền 38

4.2.1 Kết quả đo tại tay số 3 38

4.2.2 Kết quả đo tại tay số 4 40

4.2.3 Độ kín khít buồng cháy động cơ 42

4.2.4 Kết luận 2 43

4.3 Đánh giá phát thải của 2 xe máy sử dụng xăng RON92 và E10 theo chu trình thử tiêu chuẩn ECE R40 trước và sau chạy thử nghiệm bền 44

4.3.1 Kết quả thử nghiệm trước chạy bền 44

4.3.2 Kết quả thử nghiệm sau chạy bền 46

4.3.3 Kết luận 3 49

4.4 Phân tích dầu bôi trơn trước, giữa và sau thử nghiệm bền 51

4.4.1 Các thông số đo và ảnh hưởng 51

4.4.2 Kết quả phân tích dầu bôi trơn 53

4.4.3 Kết luận 4 55

TÀI LIỆU THAM KHẢO 56

LỜI NÓI ĐẦU

Xăng pha cồn là một loại sản phẩm hỗn hợp được pha trộn từ xăng có nguồn gốc từ dầu mỏ được pha với cồn (ethanol) có nguồn gốc từ các sản phẩm nông nghiệp như mía đường, ngô, khoai, sắn… Chính vì vậy, các sản phẩm này thường được gọi sản phẩm sinh học (xăng sinh học)

Ý tưởng sử dụng cồn để thay thế cho nhiên liệu có nguồn gốc từ dầu mỏ đã có từ khá lâu Ngay từ những năm 20 của thế kỷ trước, cồn đã được nghiên cứu để làm nhiên liệu cho động cơ ô tô, xe máy Điển hình cho hướng đi tiên phong này là Brazil

và Mỹ Tuy nhiên, khi công nghệ hóa dầu ra đời, những sản phẩm xăng dầu có chất lượng cao đã nhanh chóng đẩy lùi ý tưởng sử dụng cồn làm nhiên liệu cho động

cơ ô tô, xe máy Song, đến những năm 70 của thế kỷ 20, khi thế giới bắt đầu có sự khủng hoảng dầu mỏ thì cồn và nhiên liệu sinh học mới thực sự được khởi động trở lại

và đến những năm đầu của thế kỷ 21 đã trở thành một trong những ưu tiên hàng đầu trong những định hướng chiến lược nghiên cứu về năng lượng của nhiều quốc gia phát triển trên thế giới mà điển hình là Mỹ, Tây Âu (Đức, Pháp, Na Uy, Thụy Điển…), Nhật, Thái Lan, Trung Quốc…

Tại Việt Nam, xăng pha cồn đã được nghiên cứu và đưa vào sử dụng thử nghiệm trên một số loại ô tô và xe máy Kết quả cho thấy mức tiêu thụ nhiên liệu giảm, công suất động cơ có cải thiện, lượng khí thải độc hại giảm nhiều, khả năng tăng tốc của

xe tốt hơn Tuy nhiên, do nhiều đặc tính của cồn có thể gây ra ăn mòn kim loại hoặc làm hư hại các chi tiết cao su, nhựa có trong động cơ xe máy nên để có thể có

cơ sở khoa học áp dụng rộng rãi xăng pha cồn cần thiết phải có những nghiên cứu ảnh hưởng của xăng pha cồn đối với độ bền và tuổi thọ của động cơ Cụ thể, nội dung chuyên đề này giúp đánh giá ảnh hưởng của việc sử dụng xăng pha cồn trên các chỉ tiêu sau đây:

- Mức độ hao mòn của các chi tiết khi sử dụng xăng RON92 và E10

- Các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật (công suất, mo men, tiêu thụ nhiên liệu, áp suất nén) trước và sau chạy thử nghiệm bền

- Phát thải theo chu trình thử tiêu chuẩn ECE R40 trước và sau chạy thử nghiệm bền

- Phân tích thành phần dầu bôi trơn trước, giữa, và sau thử nghiệm bền

Chuyên đề 15 Đánh giá ảnh hưởng của xăng sinh học E10 đến độ bền và tuổi thọ của động cơ xăng xe máy trong phòng thí nghiệm và trên đường khi đã điều chỉnh kết cấu

1 TỔNG QUAN VỀ CÁC CHỈ TIÊU NGHIÊN CỨU

1.1 Các dạng hao mòn động cơ và phương pháp đo

Khi nghiên cứu sửa dụng nhiên liệu E10 cho động cơ đốt trong, việc kiểm nghiệm ảnh hưởng của nhiên liệu tới các chi tiết của động cơ là thực sự cần thiết, đặc biệt là các chi tiết tiếp xúc trực tiếp với nhiên liệu và khí cháy và các chi tiết chịu tải trọng động lớn nhằm đảm bảo động cơ hoạt động ổn định và tuổi bền được đảm bảo giống như khi sử dụng nhiên liệu xăng thông thường Do đó phương pháp đo phải thể hiện rõ được sự ảnh hưởng của nhiên liệu đến chất lượng làm việc của động cơ

1.1.1 Hao mòn xy lanh và phương pháp đo

1.1.1.1 Hao mòn xy lanh

Xy lanh là một chi tiết làm việc trong những điều kiện ma sát rất khắc nghiệt: Bề mặt của nó phải tiếp xúc thường xuyên với khí cháy có nhiệt độ và áp suất biến thiên trong một phạm vi rất rộng (từ nhiệt độ 3200K và áp suất khoảng 0,85kG/cm2 ở quá trình nạp tăng đến nhiệt độ xấp xỉ 25000K và áp suất trên dưới 100kG/cm2 ở quá trình cháy); Nhiệt độ quá cao gây ra ứng suất nhiệt và làm mềm cục bộ lớp kim loại trên cùng, song khi nhiệt độ thành xy lanh bị làm lạnh đến mức có thể ngưng tụ hơi nước trong khí cháy trên vách, sẽ có khả năng hoà tan các an-de-hyt có trong sản vật cháy, tạo nên các a xít gây ra dạng ăn mòn hoá học

Việc bôi trơn bề mặt xy lanh rất không đều: ở phía dưới lượng dầu bôi trơn khá đủ

do dầu văng lên từ ổ đầu to thanh truyền hoặc do đường dầu riêng phun vào; Càng lên cao điều kiện bôi trơn càng giảm dần, phía trên cùng sát buồng cháy hầu như không có dầu bôi trơn Trong trường hợp khởi động và trường hợp chạy ấm máy, phải mất từ 3~12 phút dầu bôi trơn mới lên được bề mặt thành xy lanh, đây là thời gian các chi tiết phải hoạt động trong điều kiện ma sát khô, mặt khác trạng thái nhiệt độ thấp sẽ dễ dàng gây ra ăn mòn hoá học như đã nêu trên, vì vậy mài mòn lúc này đặc biệt mạnh; Tải trọng do pít tông đặt lên xy lanh là lực ngang N = Ptg (P là tổng lực khí cháy

và lực quán tính tịnh tiến,  là góc nghiêng của thanh truyền với đường tâm xy lanh; Lực N luôn có phương vuông góc đường tâm trục khuỷu); Lực ngang N luôn biến thiên về chiều, cường độ và điểm đặt, gây ra hiện tượng uốn thành xy lanh và phát sinh tiếng gõ khi khe hở pít tông xy lanh khá lớn

Tải trọng do xéc măng thứ i đặt lên xy lanh là lực pxi = kipki + px (ki: hệ số phân bố

áp suất khí cháy lên xéc măng thứ i; pki: áp suất khí cháy; px: lực bung hướng kính của xéc măng) Tải trọng này đặt trên một diện tích tiếp xúc khá nhỏ của xéc măng, vì vậy

áp suất của nó lên xy lanh là khá lớn, gây ra tổn thất về lực và phát sinh nhiệt độ cao trên bề mặt thành xy lanh, đặc biệt trong trường hợp xéc măng bị bó kẹt khi khe hở miệng xéc măng để quá bé

Vận tốc trượt vt của các chi tiết pít tông và xéc măng trên xy lanh không đều trong suốt hành trình tịnh tiến, ở 2 điểm đầu và cuối vt = 0, ở khoảng gần giữa vt đạt giá trị lớn nhất; Với động cơ cao tốc, vận tốc trượt trung bình có thể tới trên 10m/s Vận tốc trượt cao sẽ làm cường hoá quá trình mài mòn bởi hạt mài

Những đặc điểm về điều kiện ma sát nêu trên đã gây ra dạng mòn rất đặc trưng cho

xy lanh theo phương chiều cao và phương hướng kính Hình 1.1 giới thiệu kết quả nghiên cứu biên dạng mòn xy lanh của động cơ 73,5kW lắp trên ô tô vận tải, sau khi ô

tô hoạt động các quãng đường 25.000, 60.000, 80.000 và 120.000km; Đường liền thể hiện biên dạng mòn theo phương vuông góc trục khuỷu; Đường đứt là biên dạng mòn theo phương song song trục khuỷu; Điểm 0 trên đồ thị ứng với điểm chết trên của xéc măng số 1

Sự thay đổi đột ngột và thường xuyên của các điều kiện ma sát (tải trọng, vận tốc trượt, điều kiện môi trường ) đã làm tăng cường quá trình mài mòn các chi tiết nhóm này; Nghiên cứu trên động cơ D35 cho thấy: khi thay đổi tải từ 6~37 cv với tần số thay đổi khoảng 20 lần /phút, tốc độ mài mòn trung bình (theo kết quả phân tích hàm lượng mạt kim loại trong dầu bôi trơn) tăng 1,34 lần so với trường hợp giữ tải thường xuyên

ở 37cv Tương tự ở động cơ Gaz 51 là 1,7 lần Trên động cơ D54 và D35, khi thay đổi tải, mài mòn nhóm piston xy lanh tăng 15~20% (đặc biệt bạc lót trục khuỷu mòn tăng 35~40% so với tải trọng ổn định)

Hình 1.1 Biên dạng mòn xy lanh theo phương dọc trục

1 Sau 25.000Km đường làm việc

2 Sau 60.000Km đường làm việc

3 Sau 80.000Km đường làm việc

4 Sau 120.000Km đường làm việc Môi trường làm việc cũng có ảnh hưởng rất lớn tới mài mòn xy lanh; Một trong các yếu tố ảnh hưởng là hàm lượng lưu huỳnh trong nhiên liệu Kết quả nghiên cứu thể hiện trên Hình 1.2 chỉ rõ: khi hàm lượng lưu huỳnh tăng cao (tới 1,6%) sẽ làm bề mặt vùng làm việc của xy lanh động cơ D54 mòn nhiều hơn 3 lần so với hàm lượng lưu huỳnh chỉ có 0,6~0,8%

Việc cải thiện chất lượng dầu bôi trơn bằng cách pha các chất phụ gia có nguồn gốc

vô cơ hoặc hữu cơ là một giải pháp quan trọng trong việc giảm hao mòn Đồ thị Hình 1.3 cho thấy hàm lượng mạt sắt trong dầu bôi trơn giảm tới 50% khi động cơ làm việc với loại dầu có pha phụ gia (đường số 6,7) so với trường hợp động cơ làm việc với dầu không pha phụ gia (đường số 5)

Trong quá trình khởi động, nhiệt độ và độ nhớt dầu cũng như nhiệt độ nước làm mát có ảnh hưởng rất lớn tới hao mòn xy lanh; Các kết quả nghiên cứu trên động cơ D54 trong các điều kiện khởi động với dầu có độ nhớt khác nhau, có và không sấy nóng động cơ trình bày trên Hình 1.4 và Hình 1.5

Trên Hình 1.4: Là kết quả nghiên cứu độ mài mòn xy lanh khi khởi động được tính theo hàm lượng mạt sắt trong dầu bôi trơn (g Fe) ứng với các loại dầu có độ nhớt (cst) khác nhau cho thấy độ nhớt dầu càng thấp thì lượng mòn xy lanh càng giảm

Trên Hình 1.5: Lượng mòn xy lanh theo chiều cao (khoảng cách tới mặt đầu xy lanh) trong trạng thái khởi động lạnh (đồ thị a), lớn hơn nhiều trong trường hợp có sấy nóng dầu và nước trước khi khởi động (đồ thị b)

Hình 1.2 Ảnh hưởng của hàm lượng lưu

huỳnh tới mài mòn thành xy lanh

1-2-3-4 Lượng mòn xy lanh tương ứng

với nhiệt độ làm mát 35-55-85-95°C

Hình 1.3 ảnh hưởng của chất phụ gia trong dầu bôi trơn tới mài mòn động cơ

Hình 1.4 Hao mòn xy lanh lúc khởi động

khi dùng dầu có độ nhớt khác nhau

Hình 1.5 Hao mòn xy lanh lúc khởi động khi có sấy nóng (b) và không sấy nóng

dầu- nước (a)

Khi động cơ lắp trên ô tô, máy kéo hoạt động trong môi trường khai khoáng hoặc nông nghiệp, mức độ bụi trong không khí đặc biệt cao là nguyên nhân gây ra mài mòn mãnh liệt thành xy lanh Lúc này vai trò của các loại lọc không khí và dầu bôi trơn là rất quan trọng Hình 1.6 chỉ rõ với các loại lọc không đủ tiêu chuẩn, lượng mòn thành

xy lanh tăng nhanh tới 0,4mm chỉ sau 2000 giờ làm việc; Với các loại lọc có chất lượng tốt, thời gian làm việc kéo dài gấp 2 đến 3 lần thì xy lanh mới đạt độ mòn tương đương

Hình 1.6 Ảnh hưởng của chất lượng lọc dầu bôi trơn và lọc

không khí tới mài mòn động cơ

1 Khi lọc không khí hư hỏng và điều kiện môi trường nhiều bụi bẩn

2 Khi hệ thống bôi trơn tồi và sử dụng nhiên liệu điêden không đủ tiêu chuẩn

3 Khi hệ thống bôi trơn và lọc khí được bảo dưỡng thường xuyên

Ngoài các hư hỏng do quá trình ma sát, đối với lót xy lanh gang kiểu ướt còn có nguy cơ bị phá hoại do hiện tượng xâm thực gây nên Đây là dạng ăn mòn rỗ bề mặt ngoài, nơi tiếp xúc với dòng chảy có áp lực của dung dịch làm mát Các chỗ rỗ thường

tụ tập thành đám, có chiều sâu khá lớn (thậm chí có thể xuyên thủng vách xy lanh), tập trung nhiều nhất ở phương có lực ngang N Hiện tượng xâm thực đặc biệt mạnh khi bề mặt ngoài của lót ướt khá sạch Một trong những giải pháp chống xâm thực hiệu quả là

mạ bề mặt ngoài xy lanh bằng lớp mạ crôm hoặc mạ đồng

1.1.1.2 Phương pháp đo mài mòn xy lanh

Do phải làm việc trong điều kiện nặng nhọc với áp suất cao, nhiệt độ cao, ma sát giữa xécmăng – xilanh lớn và bôi trơn khó khăn nên bề mặt gương xilanh thường bị mòn không đều Sự phân bố lượng mòn mặt gương xilanh trong điều kiện làm việc bình thường của động cơ được minh họa trên hình 1.7

Hình 1.7 Đặc điểm sự phân bố lượng mòn mặt gương xilanh theo đường sinh (a) và theo chu vi (b)

Hình 1.8 Vị trí mòn và phương pháp đo

Khi kiểm tra lượng mòn xy lanh, thường sử dụng dụng cụ đo lỗ với đồng hồ so có

độ chính xác 0,01mm; Các vị trí đo ở vùng mòn sâu nhất tại tiết diện I-I (sát điểm chết trên xéc măng số 1) theo phương dọc trục và phương vuông góc, sẽ cho ta độ méo của

xy lanh tại mặt phẳng này (Hình 1.8)

Để xác định độ côn, cần đo ở vùng dưới tại tiết diện III-III là nơi mòn ít nhất Hiệu

số của 2 kích thước đo phía trên và phía dưới trong cùng một phương sẽ cho ta độ côn cần tìm

Để đảm bảo chính xác, khi đo phải lắc dụng cụ qua lại như hình vẽ Kích thước đo đúng khi trục đầu đo nằm trên mặt phẳng vuông góc với đừờng tâm, tức là đồng hồ nằm ở vị trí thẳng đứng, lúc này giá trị kim chỉ trên đồng hồ sẽ nhỏ nhất

Muốn đọc được đường kính, cần sử dụng một pan me cặp vào 2 đầu trục đo của đồng hồ so và điều chỉnh pan me sao cho trị số trên đồng hồ so bằng đúng trị số lúc lồng vào xy lanh Giá trị của pan me lúc này chính là đừờng kính xi lanh phải xác định

1.1.2 Hao mòn pít tông và phương pháp đo

1.1.2.1 Hao mòn pít tông

Vai trò chủ yếu của pít tông là cùng với các chi tiết khác như xy lanh, nắp xy lanh bao kín tạo thành buồng cháy, đồng thời truyền lực của khí thể cho thanh truyền cũng như nhận lực từ thank truyền để nén khí Do đó điều kiện làm việc của pít tông rất khắc nghiệt: tải trọng cơ học lớn và có chu kỳ; tải trọng nhiệt cao do tiếp xúc trực tiếp với khí cháy có nhiệt độ 2200 – 2800 K nên nhiệt độ đỉnh pít tông có thể đến 500 -

800 K làm pít tông giảm sức bền, bó kẹt Do có lực ngang N nên giữa pít tông và xy lanh có ma sát lớn, điều kiện bôi trơn vung té nên khó đảm bảo bôi trơn hoàn hảo, mặt khác do thường xuyên tiếp xúc với sản vật cháy có tính chất ăn mòn như các hơi axít nên pít tông còn phải chịu ăn mòn hóa học

Do điều kiện làm việc khắc nghiệt của pít tông như vậy, nên dạng hư hỏng thường gặp

là mòn vùng dẫn hướng và mòn rãnh xéc măng

1.1.2.2 Phương pháp đo hao mòn pít tông

Đo đường kính pít tông trên phần dẫn hướng (vuông góc với bệ chốt) cách chân một khoảng L thường ở giữa chiều cao thân (hình 1.9), sử dụng pan me có độ chính xác kích thước 0,01mm là đủ

Hình 1.9 Đo đường kính pít tông

Rãnh xéc măng thường được kiểm tra theo điều kiện lắp ghép, bằng cách lăn xéc măng trên rãnh quanh chu vi không có điểm nào bị bó chặt và dùng căn lá đo khe hở theo tiêu chuẩn cho phép, khi cài xéc măng vào pít tông (Hình 1.10)

Hình 1.10 Đo rãnh xéc măng

1.1.3 Hao mòn xéc măng và phương pháp đo

Trạng thái hoạt động căng thẳng như vậy khiến xéc măng bị hư hỏng theo một số dạng sau:

- Mòn bề mặt tiếp xúc với xy lanh làm tăng khe hở miệng của xéc măng; Tuy nhiên lượng mòn theo chu vi không đều, những thử nghiệm mòn tăng tốc trên xéc măng thể hiện trên hình 1.11 đã phản ánh rõ điều đó

Lượng mòn trên chu vi được đo tại 9 điểm, bằng phương pháp dùng mũi đâm hình chóp tạo mặt chuẩn đo trước; Các điểm 1 và 9 nằm ở sát miệng; Các đường 1-2-3-4 ứng với các thời gian chạy 50, 100, 150, 200 h của xéc măng

Khe hở miệng tăng làm tăng khả năng lọt khí cháy, vì vậy chỉ cần khe hở này đạt đến một giá trị nào đó phụ thuộc vào kích thước đường kính, xéc măng phải loại bỏ;

Ví dụ với động cơ có đường kính xy lanh khoảng 100mm, khe hở miệng cho phép dao động trong phạm vi 1,5 đến 2mm Tuy nhiên sự tăng khe hở miệng (cũng chính là lượng mòn theo chu vi) của các xéc măng trên cùng một pít tông là không giống nhau; Hình 1.12 chỉ rõ xéc măng số 1 có khe hở miệng tăng mạnh nhất và giảm dần ở các xéc măng tiếp theo

Hình 1.11 Mòn theo chu vi xéc măng Hình 1.12 Mức độ tăng khe hở miệng

của các xéc măng - 1,2,3: xéc măng hơi -

4,5: xéc măng dầu

- Mòn 2 cạnh bên theo chiều cao h của xéc măng, đây là các bề mặt tiếp xúc với rãnh pít tông vì vậy khi xéc măng và pít tông mòn ở khu vực này sẽ làm tăng khe hở cạnh, kết quả là dầu bôi trơn sẽ dễ lọt hơn vào buồng cháy theo hiệu ứng bơm dầu của xéc măng Hình 1.12 cho thấy dạng mòn rãnh pít tông và mòn theo chiều cao xéc măng

- Xéc măng bị mất đàn hồi do chịu nhiệt độ cao hoặc do bị bó kẹt lâu trong rãnh pít tông gây nên Biểu hiện của sự mất đàn hồi là xéc măng bị giảm lực bung hướng kính và giảm khe hở miệng ở trạng thái tự do Hậu quả của mất đàn hồi là khả năng bao kín của xéc măng sẽ kém đi khiến khí cháy lọt rất mạnh xuống các te dầu

- Xéc măng bị gãy do những khuyết tật về vật liệu, hoặc do sự va đập với rãnh pít tông, hay với gờ mòn trên thành xy lanh (đối với xéc măng hơi số 1) do lúc thay thế xéc măng giữa kỳ đã không cạo bỏ gờ này Khi xéc măng gãy, động cơ sẽ rất khó nổ

và tụt công suất, đồng thời khí thải có mầu xanh nhạt do sục dầu nhờn vào buồng cháy

và do nhiệt độ cháy giảm thấp

Chú ý rằng tốc độ mài mòn xéc măng thay đổi phụ thuộc vào khe hở mối ghép giữa xéc măng và rãnh pít tông; Khe hở này tăng dần lên theo thời gian dẫn đến tình trạng

va đập giữa 2 bề mặt được cường hoá và khi khe hở vượt quá giới hạn cho phép (làm điều kiện bôi trơn ma sát ướt bị vi phạm), tốc độ mài mòn các chi tiết trong mối ghép

sẽ tăng rất mạnh

Nghiên cứu sự mài mòn phụ thuộc vào khe hở của nhóm xéc măng-rãnh pít tông, trục khuỷu-bạc trục khuỷu động cơ D54 (hình 1.13) cho thấy: tốc độ tăng khe hở giữa rãnh pít tông và xéc măng thứ nhất (đường 1), cũng như tốc độ tăng khe hở giữa bạc thanh truyền và cổ trục khuỷu (đường 2), có dạng phi tuyến và đạt tới 150% khi khe

hở mối ghép của chúng đạt từ 0,5 đến 0,65mm; Như vậy có thể chọn khe hở làm việc giới hạn của chúng vào khoảng 0,45mm Với khe hở dưới phạm vi này, tốc độ mài mòn là tuyến tính và hoàn toàn cho phép

Hình 1.13 Sự phụ thuộc của tốc độ tăng khe hở vào trị số khe hở mối ghép của động cơ D54A – 1.Xéc măng – rãnh xéc măng 2 Bạc – trục khuỷu

1.1.3.2 Phương pháp đo mài mòn xéc măng

Đo khe hở miệng xéc măng bằng cách lồng vào xy lanh, dùng căn lá để kiểm tra khe hở này (hình 1.14); Nếu xy lanh đã mòn song vẫn sử dụng lại, phải đẩy xéc măng xuống vị trí điểm chết dưới của nó để kiểm tra vì ở phía dưới xy lanh thường mòn ít hơn

Hình 1.14 Đo khe hở miệng xéc măng

1.1.4 Hao mòn trục khuỷu và phương pháp đo

1.1.4.1 Hao mòn trục khuỷu

Điều kiện làm việc của trục khuỷu không phức tạp như xy lanh, do trục khuỷu được bôi trơn đầy đủ và chế độ nhiệt tương đối ổn định, tuy nhiên chúng lại chịu tải trọng rất lớn Lực Ptt của nhóm pít tông- thanh truyền đặt lên trục khuỷu và bạc là tổng các lực:

- Lực khí thể, do quá trình cháy nhiên liệu trong xy lanh sinh ra

- Lực quán tính chuyển động tịnh tiến của nhóm pít tông – xéc măng

- Lực quán tính ly tâm của khối đầu to thanh truyền

Lực Ptt phân thành 2 thành phần: lực tiếp tuyến T tạo ra mô men quay và lực pháp tuyến Z tác động vào ổ trục gây ra các phá hoại ổ Các lực này thuộc loại tải trọng động, biến thiên tuần hoàn theo chu kỳ, thường xuyên thay đổi cả về cường độ và tần suất để thích ứng với phụ tải của máy công tác Ví dụ với áp suất cháy pzmax khoảng 80 kG/cm2, pít tông có đường kính 90mm sẽ tiếp nhận một lực trên 5000kG để truyền cho cơ cấu thanh truyền trục khuỷu, tuy nhiên lực này sẽ giảm ngay sau thời gian rất ngắn rồi lặp lại theo chu kỳ chỉ vài phần trăm giây

Đối với chốt khuỷu (cổ biên), các lực T, Z và lực quán tính ly tâm Pk hợp lại thành lực Q biểu diễn trên hệ toạ độ TZ, cho phép nhận xét nhanh chóng về tình trạng chịu lực của các vùng trên bề mặt cổ trục; Những vùng chịu nhiều lực nhất (về số lần hoặc

về cường độ) là bề mặt phía trên do lực khí thể tác động và bề mặt phía dưới do các lực quán tính tác động Đối với cổ chính, tình hình chịu lực phức tạp nhưng đồng đều hơn so với cổ biên do ảnh hưởng của lực từ các xy lanh kề bên

Trục khuỷu và bạc làm việc trong môi trường ma sát trượt, được tổ chức bôi trơn cưỡng bức khá tốt Nếu điều kiện bôi trơn ma sát ướt được hình thành một cách hoàn hảo có thể nói hầu như trục và bạc không tiếp xúc trực tiếp với nhau, do đó không gây

ra hao mòn; Tuy nhiên có nhiều giai đoạn làm việc của trục, chế độ bôi trơn không được đảm bảo; Ví dụ: khi khởi động tốc độ quay trục rất chậm lượng dầu cung cấp không đủ, khi động cơ chạy ở số vòng quay quá thấp, khi nhiệt độ dầu quá cao làm độ nhớt giảm thấp, ở thời điểm đầu nổ áp suất khí thể quá lớn, khi khe hở bạc và trục quá

bé (ứng với giai đoạn làm việc ban đầu sau khi lắp ráp) hoặc quá lớn (ứng với lúc bạc

và trục bị mòn mạnh) Chính những giai đoạn làm việc này gây cho trục sự hao mòn mạnh nhất

Vận tốc trượt của trục với bạc khá lớn, có thể đạt từ 10 ~ 20m/s hoặc hơn nữa ở những động cơ cao tốc, với vận tốc này cộng với khe hở khá nhỏ (khoảng 0,05 ~ 0,1mm) sẽ phát sinh nhiệt độ cao do ma sát gây nên, nếu quá trình lưu động và làm mát dầu không đảm bảo sẽ dễ dàng làm cháy dầu và gây bó kẹt bạc-trục

Dầu bôi trơn là yếu tố rất quan trọng để đảm bảo sự làm việc an toàn, dài lâu cho trục Để đạt được điều này đòi hỏi dầu phải có những phẩm chất thích ứng với điều kiện làm việc khắt khe, phải được làm mát và lọc sạch khỏi các tạp chất phát sinh trong quá trình vận hành, phải được thay thế kịp thời khi dầu đã biến chất không còn khả năng bôi trơn nữa; Những yêu cầu này phụ thuộc hoàn toàn vào việc lựa chọn dầu cũng như chế độ chăm sóc thích hợp đối với hệ thống bôi trơn

Sự mài mòn nhanh chóng hoặc các sự cố trục-bạc khi vận hành nhiều khi do người

sử dụng đã không tuân thủ các quy định nêu trên Trong thực tế, tình trạng hư hỏng trục khuỷu thường xảy ra như sau:

Từ kết quả nghiên cứu mòn tăng tốc cổ chính và cổ biên của động cơ D54 trên thiết

bị mô phỏng và chạy trên bệ thử cho thấy trục bị mòn không đều theo chu vi, với biên dạng mòn khá phù hợp với quy luật của lực tác dụng như trên đã phân tích Hình 1.15 thể hiện biên dạng mòn cổ biên sau các giai đoạn: chạy rà, chạy trên thiết bị phanh trong phòng thí nghiệm và chạy với những chế độ tải khác nhau trên đường

Biên dạng mòn cổ chính khi thử nghiệm mòn tăng tốc của các cổ chính thứ nhất, thứ ba và thứ năm, sau khi chạy 68 giờ (đường a nhạt), sau khi chạy 90 giờ (đường b đậm) thể hiện trên hình 1.16

Hình 1.15 Biên dạng mòn cổ biên khi chạy với các chế độ tải

1 Chạy rà; 2 Chạy trên phanh; 3,4,5,6,7,8 Chạy với chế độ tải khác nhau

Hình 1.16 Biên dạng mòn cổ chính khi thử nghiệm tăng tốc

a Sau khi chạy 68 giờ b Sau khi chạy 90 giờ

1.1.4.2 Phương pháp đo mòn trục khuỷu

Dụng cụ đo mòn trục phổ biến là Panme có độ chính xác 0,01mm Đối với trục khuỷu, phải kiểm tra mòn của cổ chính và cổ biên Nhằm tránh góc chuyển tiếp giữa trục và má, chọn các tiết diện đo cách má khuỷu khoảng từ 5-10mm để kiểm tra lượng mòn Do cổ biên mòn nhiều nhất trên phương A-A nối tâm với cổ chính, nên thường

đo trên phương này

Khi đo trên phương B-B vuông góc với phương A-A và lấy hiệu số của 2 kích thước đo, sẽ xác định được độ méo; Hiệu số của 2 kích thước đo cùng phương, trên 2 tiết diện A-A và B-B cho ta độ côn cổ trục

Đối với cổ chính, nên kiểm tra thêm kích thước ở các phương CD lệch 45° so với phương nối tâm (Hình 1.17)

1.1.5.2 Panme đo ngoài

Panme là dụng cụ đo có công dụng đo ngoài dùng đo các kích thước : Chiều dài, chiều rộng

Cấu tạo panme đo ngoài thể hiện trên hình 1.18 Thân 1 ghép chặt với đầu đo cố định 2 và ống 3 Đầu bên phải của ống 3 có xẻ 3 rãnh và có ren trong để ăn khớp ren với phần cuối của đầu động 4, bên ngoài có ren côn để vặn đai ốc 5 để điều chỉnh độ

hở giữa vít 4 và đai ốc 3

Vít 4, một đầu là đầu đo động, một đầu lắp cố định với ống 6 bằng nắp 7

Trên ống 3 có khắc vạch Trên ống 3 có khắc vạch 1mm và 0,5 mm Trên mặt côn 6 được chia ra 50 vạch bằng nhau Bước ren của vít vi cấp 4 là 0,5mm Vì vậy khi ống 6 dịch xoay đi 1 vạch (xoay 1/50 vòng) thì vít 4 tịnh tiến được một đoạn Ta nói giá trị mỗi vạch trên thước động (ống 6) là 0,01 mm.1mm và 0,5 mm Trên mặt côn 6 được chia ra 50 vạch bằng nhau Bước ren của vít vi cấp 4 là 0,5mm Vì vậy khi ống 6 dịch xoay đi 1 vạch (xoay 1/50 vòng) thì vít 4 tịnh tiến đựợc một đoạn Ta nói giá trị mỗi vạch trên thước động (ống 6) là 0,01 mm

Hình 1.18 Cấu tạo panme đo ngoài

1.1.5.3 Đồng hồ so

Đồng hồ so được dùng nhiều nhất trong việc kiểm tra sai lệch hình dạng hình học của chi tiết gia công như độ cong, độ côn, độ ôvan v.v… đồng thời có thể kiểm tra vị trí tương đối giữa các chi tiết lắp ghép với nhau hoặc giữa các mặt trên chi tiết như độ song song, độ vuông góc, độ đảo, độ không đồng trục,…

Đồng hồ so còn được dùng trong việc kiểm tra hàng loạt khi kiểm tra kích thước chi tiết bằng phương pháp so sánh

Đồng hồ so được cấu tạo theo nguyên tắc chuyển động của thanh răng và bánh răng, trong đó chuyển động lên xuống của thanh đo được truyền qua hệ thống bánh răng làm quay kim đồng hồ ở trên mặt số Hệ thống truyền động của đồng hồ so được đặt trong thân 1, nắp 2 có thể quay được cùng với mặt số lớn 4 để điều chỉnh vị trí mặt số khi cần thiết (Hình 1.19)

Mặt số lớn của đồng hồ chia ra 100 vạch ; thường giá trị mỗi vạch bằng 0,01 mm nghĩa là khi thanh đo 9 dịch chuyển lên xuống một đoạn 0,01 mm thì kim lớn 3 quay

đi một vạch Khi kim 3 quay hết một vòng (100 vạch ) thì thanh đo 9 di chuyển một đoạn L = 0,01 100 = 1 mm lúc đó kim nhỏ 6 trên mặt số 7 quay đi một vạch Giá trị mỗi vạch trên vạch số nhỏ là 1mm Thanh đo 9 có lắp đầu đo 10, nó xuyên qua thân đồng hồ và dịch chuyển lên xuống trong ống 8

Hình 1.19 Đồng hồ so

1:Vỏ bảo vệ, 2: Mặt kính bảo vệ, 3: Kim đồng hồ lớn, 4: Mặt số đồng hồ lớn, 5: Núm điều chỉnh, 6: Kim đồng hồ nhỏ, 7: Mặt số đồng hồ nhỏ,

8: ống trượt, 9: Thanh đo, 10: Đầu đo

1.2 Tổng quan về dầu bôi trơn cho động cơ

Nói đến dầu bôi trơn, người ta thường hay nghĩ ngay đến dầu nhờn dùng cho động

cơ và dầu bôi trơn dùng cho hệ truyền động Cả hai loại dầu bôi trơn này cùng có nhiều vấn đề phức tạp, đòi hỏi tính năng đa dạng

Dầu bôi trơn nói chung thường có chất lỏng cơ bản, chiếm tỷ lệ chính trong dầu bôi trơn Nguồn gốc của chất lỏng cơ sở này thường là dầu khoáng bổ xung thêm các chất phụ gia để dầu có được các đặc tính như mong muốn Chất lỏng cơ sở có được từ hai nguồn chính: một là, sản phẩm thu được từ dầu thô, hai là chất tổng hợp từ các hợp chất có các tính chất mà dầu bôi trơn cần có

Bắt đầu từ dầu thô, quá trình đặc trưng để sản xuất dầu bôi trơn là:

- Tách các thành phần nhẹ hơn như: xăng, dầu máy bay, dầu diesel,…

- Loại bỏ các tạp chất

- Bổ xung các chất để trơn khác là tạo ra dầu bôi trơn từ các phản ứng hóa học tạo ra các phân tử có trọng lượng lớn hơn với các tính năng đó được dự kiến trước

* Dầu tổng hợp có một số ưu điểm so với dầu khoáng:

- Có tính lỏng ở nhiệt độ rất thấp

- Độ nhớt lớn, tính oxy hóa cao

- Nhiệt độ bắt lửa và cháy cao

- Khả năng bảo vệ bề mặt chống oxy hóa cao

* Nhược điểm: giá thành cao hơn dầu khoáng

Dầu bôi trơn tổng hợp được dùng nhiều trong ngành công nghiệp hàng không

1.2.3 Chất phụ gia trong dầu bôi trơn

Dầu nhờn thương mại là sản phẩm cuối cùng, pha trộn từ hai thành phần chính Thành phần thứ nhất là dầu gốc, được các hãng sản xuất từ dầu mỏ thiên nhiên hoặc tổng hợp Dầu gốc chứa các phân tử hydrocarbon nặng và có các tính chất hóa lý tương tự như dầu thành phẩm Tuy nhiên, người ta không thể sử dụng ngay loại dầu này bởi tính chất hóa lý của nó chưa đáp ứng yêu cầu bảo vệ động cơ Để cải thiện các tính chất đó, các hãng phải pha trộn thêm thành phần thứ hai là các chất phụ gia

1.2.3.1 Phụ gia tăng chỉ số nhớt

Phụ gia được sử dụng để làm tăng chỉ số số nhớt là các polymer tan được trong dầu

có tác dụng tăng độ nhớt của dầu mỏ, nghĩa là làm cho tốc độ thay đổi độ nhớt của dầu theo nhiệt độ giảm đi (tăng chỉ số độ nhớt) cũng như để tạo ra các loại dầu mùa đông Các phụ gia này được chia làm hai nhóm: dạng hydrocacbon và dạng este

- Dạng hydrocacbon có các loại: copolymer etylenPropylen, polyizobutylen, copolymer styren- butadien do hydro hóa, copolymer styren-izopren

- Dạng ester gồm: polymetacrylat, polyacrylat và các copoly của ester styrenmaleic

Các chất cải thiện chỉ số độ nhớt được sử dụng rộng rãi nhất hiện nay là các polymer của etylen-propylen (có thể lớn đến 10%) và polyizobutylen (hàm lượng nhỏ 0,2 -0,5%)

1.2.3.2 Phụ gia chống oxy hóa

Phụ gia này nhằm mục đích làm chậm quá trình oxy hóa của dầu (tăng độ bền ôxy hóa), khắc phục hiện tượng chảy vùng găng, giảm bớt hiện tượng ăn mòn chi tiết và tạo cặn Có hai nhóm phụ gia chống oxy hóa:

- Phụ gia kìm hãm quá trình oxy hóa dầu ở một lớp dày ngay trong khối dầu: nhóm này quan trọng nhất là chất ức chế ôxy hóa, đó là các hợp chất có chứa nhóm phenol hay nhóm amin, cũng có thể chứa 2 nhóm đồng thời như các phenol có chứa

nitơ hoặc lưu huỳnh, các kẽm di-ankyl di-thiophotphat (ZnDDP), các hợp chất của phốt pho, lưu huỳnh… Các chất ức chế này có nồng độ thấp, khoảng 0,005 đến 0,5 %

- Phụ gia kìm hãm quá trình oxy hóa dầu ở lớp mỏng trên bề mặt kim loại, đó là các chất thơm nhiệt, được pha với tỷ lệ 0,5 – 3%, chúng sẽ làm chậm quá trình oxy hóa dầu ở lớp mỏng trên chi tiết động cơ ở nhiệt độ tương đối cao, ngoài ra còn có tác dụng bảo vệ, chống rỉ cho ổ đỡ Các chất thơm nhiệt được dùng là các hợp chất hữu cơ

có chứa phốt pho, lưu huỳnh, kẽm (tri-butylaphotphit, ditiophotphat kẽm…)

Các loại chất thơm nhiệt dường như là chất thơm quan trọng nhất vì khi động cơ ngừng hoạt động là lúc dầu ngừng tuần hoàn và khi đó chất thơm tẩy rửa cũng ngừng hoạt động còn chất thơm nhiệt thì ngược lại, sẽ hoạt động mạnh hơn, nó không cho lớp dầu mỏng trên các chi tiết chưa nguội có khả năng biến thành sạn

1.2.3.3 Phụ gia tẩy rửa

Với nồng độ 2-10%, các chất tẩy rửa có thể ngăn cản, loại trừ các cặn không tan trong dầu, cặn sạn, cacbon và các hợp chất chỉ trên các bộ phận của động cơ đốt trong Chúng tác dụng bằng cách hấp thụ lên các hạt không tan, giữ chúng lại trong dầu nhằm giảm tối thiểu cặn lắng và giữ sạch các chi tiết của động cơ Tác nhân quan trọng nhất có tính tẩy rửa là các phụ gia có chứa kim loại, chúng bao gồm: sunphonat, phenolat, salixylat Phần lớn sunphonat, phenolat và salixilat của canxi hoặc magiê được sử dụng như các chất tẩy rửa chứa kim loại

1.2.3.4 Phụ gia phân tán

Dùng để ngăn ngừa, làm chậm quá trình tạo cặn và lắng đọng trong điều kiện hoạt động ở nhiệt độ thấp Các phụ gia phân tán quan trọng nhất bao gồm: ankenyl-poly-amin-suxinimit, ankylhydrobenzyl-polyamin, este-polyhydroxy-suxinic, poly-minamitimidazolin, polyamine suxinimit, ester-photpholat Như vậy các chất phân tán được sử dụng đều có chứa các nhóm chức như amin, imít, amít hoặc các nhóm hydroxyl-ester nên các polymer như poly metacrylat cũng cho khả năng phân tán Mặt khác, do chúng có tính nhớt (chất tăng chỉ số độ nhớt) nên chúng được sử dụng như các phụ gia phân tán nhiều tác dụng Lượng chất phân tán được sử dụng nói chung phụ thuộc vào lượng chất rắn cần phải phân tán trong dầu và thường là chiếm từ 0,1 đến 2% Các dầu bôi trơn cacte chất lượng hàng đầu hiện nay có chứa tới 8% các phụ gia phân tán không tro Hiệu quả của các chất phân tán là kết quả của sự tác động qua lại đặc biệt giữa tác nhân được chặn và chất phân tán

1.2.3.5 Phụ gia ức chế ăn mòn

Là phụ gia có chức năng làm giảm thiểu việc tạo thành các peoxit hữu cơ, axit và các thành phần ôxy hóa khác làm xuống cấp dầu động cơ, bảo vệ ổ đỡ và các bề mặt khác nhau khỏi ăn mòn Có thể nói chất ức chế ăn mòn bổ sung trong thực tế có tác dụng như các chất chống ôxy hóa Các phụ gia này bao gồm: di-thiophotphat kim loại

(đặc biệt là kẽm); sunphonat kim loại và kim loại kiềm cao; và các tác nhân hoạt động

bề mặt như các axit béo, amin, axit ankylsuxinic, clo hóa parafin…

1.2.3.6 Phụ gia ức chế gỉ

Nếu như động cơ làm việc không có thời gian ngừng lâu thì dầu nhờn làm chức năng chống gỉ tương đối tốt vì khi động cơ ngừng trong thời gian ngắn thì dầu chưa kịp chảy hết khỏi các chi tiết Nhưng nếu động cơ ngừng lâu hoặc bảo quản lâu ngày thì xylanh, cổ trục khuỷu và các chi tiết đánh bóng hoặc mài sẽ bị gỉ Gỉ là sự hình thành sắt hydroxit Fe(OH)2, là một dạng đặc biệt quan trọng của ăn mòn trờn mặt Có nhiều hợp chất được dùng để ức chế rỉ như: các axit béo, este của axit napteic và axit béo, các amin hữu cơ, các xà phòng kim loại của axit béo… thường pha vào dầu với tỷ

1.2.3.8 Phụ gia biến tính, giảm ma sát

Phụ gia biến tính, giảm ma sát (FM) có chức năng làm tăng độ bền của màng dầu, giữ bề mặt kim loại tách rời nhau, ngăn không cho lớp dầu bị phá hoại trong điều kiện tải trọng lớn và nhiệt độ cao Phụ gia FM được sử dụng khi cần tạo ra chuyển động trượt mà không có rung động và khi cần có hệ số ma sát nhỏ nhất Phụ gia FM bao gồm nhiều loại hợp chất chứa ôxy, nitơ, lưu huỳnh, molipden, đồng và các nguyên tố khác Các phụ gia này làm tăng độ bền của màng dầu chủ yếu do hiện tượng hấp phụ vật lý, nhờ đó làm giảm ma sát Phụ gia này thường được pha với tỷ lệ 0,1 – 0,3 %

1.2.3.9 Phụ gia hạ điểm đông đặc

Ở nhiệt độ thấp thì khả năng lưu động của dầu sẽ giảm, vì vậy cần pha các phụ gia

hạ điểm đông đặc nhằm hạ thấp nhiệt độ đông đặc của dầu Cần cho thêm một ít parafin có lượng O.R.azolin không quá 1%

1.2.3.10 Phụ gia ức chế tạo bọt

Bọt do không khí trộn mạnh vào dầu nhờn ảnh hưởng xấu tới tính chất bôi trơn Để tránh hoặc giảm sự tạo bọt người ta sử dụng các loại phụ gia chống bọt Đó là hợp chất silicon và hydro có khả năng làm tan sủi bọt nhưng tỷ lệ này rất nhỏ: 0,001-0,004%

Phụ gia cho dầu nhờn bôi trơn là một hợp phần của công nghệ chất bôi trơn hiện đại, đặc biệt là đối với dầu động cơ

2 THIẾT BỊ THỬ NGHIỆM

2.1 Băng thử xe máy CD 20”

Băng thử xe máy CD20” (Chassis Dynamometer 20”) do hãng AVL cung cấp (Hình 2.1) có chức năng để thử nghiệm công nhận kiểu và kiểm tra các tính năng kỹ thuật của xe máy trong phòng thử nghiệm

Hình 2.1 Băng thử xe máy CD 20”

Các chức năng chính của băng thử như sau:

- Xác định tốc độ của xe

- Xác định lực do bánh xe tác dụng tại bề mặt con lăn

- Xác định gia tốc và công suất của xe

- Mô hình hóa tải trọng trên đường trên băng thử

Các thông số chính của băng thử:

- Vận tốc lớn nhất của quá trình thử là 160 km/h

- Khối lượng quán tính mô phỏng lớn nhất là 80 đến 350 kg

- Gia tốc lớn nhất trong quá trình mô phỏng: 3,7 m/s2

- Lực kéo mô phỏng: 1000 N

- 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%

2.2 Băng thử thủy lực Didacta

Băng thử Didacta T101D (Hình 2.2) là băng thử động cơ kiểu thủy lực do Italia chế tạo Thông số kỹ thuật của băng thử như sau:

- Số vòng quay cực đại: nb = 6000 vòng/phút (đo thông qua cảm biến tốc độ kiểu điện từ)

- Công suất lớn nhất băng đo được: Neb = 80 ml (đo thông qua cảm biến momen

Hình 2.3 Cụm phanh thủy lực

2.2.2 Thiết bị đo tốc độ

Thiết bị đo tốc độ kiểu cảm ứng điện từ được gắn trên trục của roto của băng thử

Hình 2.4 Sơ đồ cấu tạo cảm biến đo tốc độ kiểu cảm ứng

Cảm biến này gồm bánh răng làm bằng vật liệu sắt từ, cuộn dây cảm ứng đặt đối diện với đĩa quay và nam châm vĩnh cửu Mỗi khi đầu răng quay quét qua cảm biến sẽ báo một tín hiệu , dựa vào tín hiệu thu được hệ thống đo sẽ tính toán và đưa ra tốc độ vòng quay của trục băng thử

2.2.3 Thiết bị đo mômen

Phanh thủy lực gồm trục phanh gắn với rotor quay theo động cơ Rotor có dạng cánh nên khi rotor quay, các cánh sẽ làm nước trong phanh thủy lực quay theo Thông qua ma sát giữa nước và rotor, nước với stator sẽ làm stator lắc lư theo Stator một đầu được nối với cảm biến đo lực kiểu điện áp, do vậy sẽ có lực tác động lên cảm biến đo lực, giá trị lực này được đưa về hệ bộ xử lý Bộ xử lý sẽ tính toán và đưa ra giá trị mômen trên trục động cơ

Hình 2.5 Sơ đồ nguyên lý làm việc của phanh thủy lực

2.3 Thiết bị đo tiêu hao nhiên liệu AVL Fuel Balance 733S

Thiết bị đo tiêu hao nhiên liệu AVL Fuel Balance 733S dùng cảm biến đo lưu lượng nhiên liệu tiêu thụ cung cấp cho động cơ bằng cách cân lượng nhiên liệu trong bình chứa (đo theo kiểu khối lượng) Cảm biến có độ nhạy và độ chính xác cao

Hình 2.6 Hệ thống đo tiêu thụ nhiên liệu AVL 733S

Nguyên lý đo phân tích trọng lượng cho phép đo trực tiếp khối lượng nhiên liệu tiêu thụ, do đó kết quả đo không bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ và tỷ trọng nhiên liệu Bình đo được thông gió nhằm đảm bảo không xuất hiện bọt khí trong mạch, đồng thời đảm bảo tính an toàn và độ ổn định cao

Sai số của thiết bị là 0,1% Dải đo từ 0 đến 150 kg/h Có thể cho phép tới 400 kg/h Tổng khối lượng của bình đo 1800 g Với khối lượng này cho phép đo liên tục áp dụng cho các loại xe từ xe máy tới ôtô khi áp dụng các tiêu chuẩn thử nghiệm như FTP75, ECE R40 Với thời gian điền đầy ngắn, cho phép sớm tiến hành phép đo tiếp theo

Hình 2.7 Sơ đồ nguyên lý hoạt động của hệ thống AVL 733S

1 Nhiên liệu cấp vào thùng đo 2 Nhiên liệu tới động cơ

3 Nhiên liệu hồi từ động cơ 4 Ống thông hơi

11 Thiết bị giảm chấn 12 Van điện từ đường nạp

Đầu quá trình đo, nhiên liệu được cấp đầy vào thùng đo 6 thông qua đường cấp nhiên liệu 1 Khi lượng nhiên liệu đã đầy lúc này lực tỳ lên cảm biến lưu lượng là lớn nhất Van điện từ 12 đóng lại ngăn không cho dòng nhiên liệu vào thùng đo trong khi đường cấp vào động cơ vẫn mở, lượng nhiên liệu trên đường hồi của động cơ (khi sử dụng hệ thống phun xăng điện tử) áp suất trong bình được giữ ổn định nhờ ống thông hơi 4 Đồng thời với quá trình đó bộ phận đếm thời gian hoạt động Lượng nhiên liệu trong bình chứa được đo liên tục trong từng giây dựa vào lượng nhiên liệu còn trong

bình ECU sẽ tính ra lượng nhiên liệu tiêu thụ của động cơ

2.4 Tủ phân tích khí thải CEBII

Tủ phân tích khí thải CEBII phân tích thành phần các chất CO, CO2, NO, NOx, HC

có trong khí thải động cơ Mỗi bộ phân tích được chia thành 4 dải đo, tuỳ thuộc vào hàm lượng thực tế các chất có trong khí thải mà bộ phân tích sẽ tự lựa chọn dải đo phù hợp Để đảm bảo độ chính xác của phép đo, các bộ phân tích được hiệu chuẩn trước khi đo bởi chất khí hiệu chuẩn ứng với từng dải đo

Hình 2.8 Tủ phân tích khí thải CEBII