Tài liệu hướng dẫn thí nghiệm ô tô

1.2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT XÁC ĐỊNH HỆ SỐ BÁM CỦA Ô TÔ Điều kiện cần và đủ để ô tô chuyển động được trênmặt đường là lực kéo tiếp tuyến tại bánh xe chủ động Pkphải lớn hơn hoặc bằng tổng các lự

BÀI 1:

XÁC ĐỊNH HỆ SỐ BÁM CỦA Ô TÔ

TRÊN BĂNG THỬ PHANH VARIOFLEX 306 S/2

A NỘI DUNG THÍ NGHIỆM

1.1 MỤC ĐÍCH, YÊU CẦU THÍ NGHIỆM

1.1.1 Mục đích

ª Giúp sinh viên nắm vững bố trí chung, kết cấu củahệ thống truyền lực và sự hình thành lực kéo tiếptuyến giữa ô tô và mặt đường

ª Xác định hệ số bám của bánh xe chủ động vàmặt đường

ª Đánh giá vai trò của hệ số bám đối với tính năngđộng lực học của ô tô

1.1.2 Yêu cầu

Sinh viên phải thực hiện các yêu cầu sau:

ª Nắm vững bố trí chung, kết cấu, các thông số kỹthuật và nguyên lý làm việc của hệ thống truyềnlực, tính năng động lực học của ô tô

ª Nắm vững khái niệm hệ số bám của bánh xechủ động và mặt đường, các yếu tố ảnh hưởngđến hệ số bám

ª Nắm vững thao tác, quy trình vận hành băng thửVarioflex 306 S/2 và an toàn trong thí nghiệm Tài liệutham khảo: Sách hướng dẫn sử dụng băng thửphanh Varioflex 306 S/2 (Operation Manual – For Roller TestStand) do AVL cung cấp

ª Nắm vững các bước chuẩn bị, cơ sở lý thuyết,phương pháp xác định hệ số bám

ª Nắm vững phương pháp xử lý số liệu thực nghiệm

ª Tuân thủ hướng dẫn của giáo viên phụ trách thínghiệm và nội quy phòng thí nghiệm

1.2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT XÁC ĐỊNH HỆ SỐ BÁM CỦA Ô TÔ

Điều kiện cần và đủ để ô tô chuyển động được trênmặt đường là lực kéo tiếp tuyến tại bánh xe chủ động (Pk)phải lớn hơn hoặc bằng tổng các lực cản tác dụng lên ôtô (ΣPcản) và nhỏ hơn hoặc bằng lực bám giữa bánh xe chủđộng và mặt đường (Pφ)

ΣPcản ≤ Pk ≤ Pφ (1.1)

1

Lực bám giữa bánh xe chủ động và mặt đường (Pφ)được đặc trưng bằng hệ số bám (φ) Hệ số bám (φ) giữabánh xe chủ động với mặt đường là tỷ số giữa lực bám(Pφ) với trọng lượng bám (Gφ); trọng lượng bám (Gφ) là tải trọngthẳng đứng tác dụng lên bánh xe chủ động.

Điều kiện để quá trình phanh không bị trượt lê trênđường là lực phanh (Pp) phải nhỏ hơn hoặc bằng lực bámgiữa bánh xe chủ động và mặt đường (Pφ)

Từ phương trình (1.2) và (1.3) ta có:

Ppmax = Pφ = φ.Gφ (1.4)Trong trường hợp phanh, trọng lượng bám (Gφ) là tải trọngthẳng đứng tác dụng lên các bánh xe được phanh

Hệ số bám (φ) của bánh xe chủ động với mặt đường:

φ = Ppmax / Gφ (1.5)Trong bài thí nghiệm này, dùng băng thử phanh Varioflex

306 S/2 ta xác định được lực phanh cực đại (Ppmax) của ô tô, tảitrọng thẳng gốc tác dụng lên bánh xe được phanh (Gφ) Từ đótính được hệ số bám () giữa bánh xe chủ động và bề mặtcon lăn trên băng thử phanh

1.3 NỘI DUNG THÍ NGHIỆM

1 Cân trọng lượng tác dụng lên bánh xe bên phải vàbên trái cầu trước, trọng lượng tác dụng lên bánh

xe bên phải và bên trái cầu sau

2 Xác định lực phanh cực đại tại các bánh xe của ôtô trên băng thử phanh

3 Xác định hệ số bám tại các bánh xe của ô tôthông qua trọng lượng của ô tô tác dụng lên cácbánh xe và lực phanh cực đại tại các bánh xe

4 Xác định sai số trong quá trình thí nghiệm

1.4 THIẾT BỊ THÍ NGHIỆM

1.4.1 Ô tô du lịch

Thông số kỹ thuật ô tô thử nghiệm

 Kích thước tổng thể, D x R x C (mm): 4074x1678x1432

 Chiều dài cơ sở (mm): 2520

 Vệt bánh trước/sau (mm): 1405/1425

 Trọng lượng không tải (kG): 1021

 Kiểu động cơ: 1.5 SOHC

 Dung tích xylanh (cm3): 1498

 Công suất cực đại (kW/ v/p): 63/5800

 Moment cực đại (Nm/ v/p): 130/3400

 Tỷ số truyền 5 tay số: 3,545 – 2,048 – 1,346 –0,971 – 0,763

 Tỷ số truyền số lùi: 3,333

 Tỷ số truyền cầu chủ động: 4,176

 Hệ thống làm mát: Cưỡng bức

 Hệ thống bôi trơn: Cưỡng bức

1.4.2 Băng thử phanh Varioflex 306 S/2

Bánh xe

Con lăn Xích dẫn động

Động cơ điện

Stator

Tay đònRotor

Hình 1.1: Sơ đồ nguyên lý băng thử phanh Varioflex 306 S/2

1.4.2.1 Cấu tạo băng thử phanh

Băng thử gồm: Băng thử, cabin, máy in và cácthiết bị điện khác

a Băng thử:

3

Giá đỡ trơn động cơ điện

Gồm hai băng giống nhau, đặt bên trái và bênphải, giữa chúng có hầm dùng để kiểm tra ô tô Dướihầm có lắp bộ chuyển đổi áp suất dùng để kiểm traáp suất của hệ thống phanh khí nén và áp suất khínén khi phanh Mỗi bên băng thử gồm 2 con lăn, chúngđược dẫn động bằng động cơ điện, bề mặt con lăn rấtnhám.

Khi đo lực phanh, bánh xe nằm trên hai con lăn Trênbăng thử có gắn cảm biến đo lực phanh và các cảmbiến cân trọng lượng ô tô đặt ở bốn góc Ngoài racòn có một trục ru lô nhỏ nằm giữa hai con lăn Trênnó có cảm biến xác định độ trượt của bánh xe vàcông tắc an toàn Mục đích của công tắùc an toàn làkhông cho khởi động băng thử khi không có ô tô nằmtrên băng thử

b Cabin:

Hình 1.2: Cabin băng thử phanhTrên cabin có lắp công tắc nguồn, công tắc chọnchế độ đo (điều khiển bằng tay hoặc tự động), cácthiết bị điện tử để đo lực phanh, cân trọng lượng ô tôvà xuất dữ liệu đo ra máy in Ngoài ra trên mặttrước cabin còn lắp màn hình hiển thị trạng thái làmviệc của băng thử như: Các đèn trạng thái, đồng hồhiển thị giá trị lực phanh, trọng lượng ô tô

Remote điều khiển dùng để vận hành băng thửphanh ở chế độ từ xa bằng tay Remote được treo bêncạnh cabin

c Máy in:

Máy in dùng để in kết quả của quá trình đo Máy inđược gắn trên tường gần cabin

Ngoài ra còn có các thiết bị điện khác được bố trítrên tầng hai.

1.4.2.2 Nguyên lý đo lực phanh

Băng thử phanh Varioflex 306 S/2 dựa trên nguyên lý đomoment phanh thông qua việc đo moment ngược trên động cơđiện Khi đo chúng ta đặt hai bánh xe (1 cầu) của ô tô lêngiữa hai con lăn Con lăn này được dẫn động bằng động cơđiện, và quay theo chiều hướng tới của ô tô với tốc độ 2,3km/h

Khi người lái đạp phanh, lực phanh tạo ra lực cản lên conlăn truyền tới rotor của động cơ điện Moment ngược làm chostartor động cơ điện dịch chuyển, vỏ động cơ điện dịchchuyển theo Khi vỏ động cơ điện dịch chuyển thông qua cơcấu tay đòn sẽ tác dụng một lực lên cảm biến đo lực phanh.Cảm biến này sẽ chuyển thành tín hiệu điện và đưa tín hiệunày tới bộ xử lý và hiện thị giá trị lực phanh đo được trênmàn hình

1.4.2.3 Thông số kỹ thuật băng thử phanh Varioflex

306 S/2

Tải trọng lớn nhất: 15.000kg

Chiều rộng nhỏ nhất: 600mm

Chiều rộng lớn nhất: 2.800mm

Giá trị hiển thị: 0-6/0-30kN

Khoảng cách giữa các rulo: 445mm

Tốc độ băng thử: 2,3km

1 Kiểm tra tổng quát ô tô

2 Kiểm tra tổng quát băng thử phanh

3 Kiểm tra các vấn đề an toàn và bảo hộ lao động

1.5.2 Đo lực phanh ở chế độ bằng tay

1 Bật công tắc nguồn cho băng thử trên tầng hai

2 Bật công tắc nguồn trên cabin của băng thử (nút1S1) và đợi cho tới khi đèn trên cabin ngừng chớptắc, bật công tắc máy in

5

3 Chọn chế độ đo bằng “tay” hoặc “ tự động” (nút 1S2hoặc 1S3) Chú ý ta chỉ chọn đo ở chế độ bằng taynút 1S2.

4 Lái ô tô vào băng thử Khi đó đèn 1H3 sáng Lúcnày ta có thể ghi được trọng lượng của cầu vàtrọng lượng tác dụng lên bánh xe bên trái và bênphải (hiển thị trên cửa sổ ALH của màn hình) bằngcách sử dụng remote để điều khiển như sau:

Motor bên trái: ON – OFF – ON

Motor bên phải: ON – OFF – ON

Chú ý:

 Trong quá trình thử không được phép đứng trên

ru lô hoặc trên băng thử

 Kiểm tra khe hở giữa các đai ốc và băng thử,khe hở khoảng 2 mm, nếu không phù hợp thìcân trọng lượng ô tô không chính xác

 Trước khi lái ô tô vào băng thử, phải kiểm tratình trạng bánh xe có bị cắt, đá còn dính trênbánh xe và áp xuất bánh xe

 Khi lái ô tô vào băng thử phải thẳng góc vớibăng thử, lái ô tô vào băng thử phải từ từđể tránh những va đập không cần thiết

5 Nhấn và giữ nút ON trên remote điều khiển Khi đómotor sẽ quay ngay lập tức, nếu buông ra thì motordừng và chỉ quay khi nhấn trở lại

6 Kim đồng hồ chỉ giá trị đo là MIN (giá trị nhỏnhất) khi motor quay mà không đạp phanh ô tô Khiđạp bàn đạp phanh trên ô tô, kim đồng hồ sẽ chỉgiá trị lực phanh Người lái gia tăng lực phanh mộtcách từ từ cho tới mức tối đa Nếu độ trượt giữabánh xe và con lăn lớn hơn 25% thì motor con lăndừng ngay lập tức và kim chỉ giá trị đo vẫn giữ ởgiá trị đo cuối cùng (là lực phanh lớn nhất Pmax)

7 Để ghi giá trị lực phanh, khi bắt đầu phanh ta nhấnnút PC – START/STOP trên remote điều khiển Khi đóđèn vàng 1H6 tắc, đèn xanh 1H7 sẽ chớp tắc trong

2 giây (trong thời gian này chưa đạp phanh) và sau đósáng liên tục Trong 3 giây ta phải đạp phanh, nếukhông đèn vàng 1H6 sẽ sáng trở lại và quá trình inphải làm lại từ đầu

Chú ý: Khi sử dụng máy in Nếu lực phanh quánhỏ, con lăn vẫn không ngừng vì vậy máy in không

in được Do đó, để kích hoạt máy in phải nhấn nút

“PC – START/STOP” một lần nữa khi lực phanh đạt giátrị cực đại.

1.6 KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM

Bảng ghi kết quả thí nghiệm

Bảng 1.1: Bảng giá trị trọng lượng ô tô

Trọng lượng (kG)Lần

1 Lần2 Lần3 Giá trị trungbìnhCầu trước

1.7 BÁO CÁO KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM

Xem mẫu báo cáo phía dưới

B MẪU BÁO CÁO THÍ NGHIỆM

GVHD:

BÀI 1:

XÁC ĐỊNH HỆ SỐ BÁM CỦA ÔTÔ TRÊN BĂNG THỬ

PHANH

1 SỐ LIỆU THÍ NGHIỆM

Bảng 1: Bảng giá trị trọng lượng ô tô

Trọng lượng (kG)Lần

1 Lần2 Lần3 Giá trị trungbìnhCầu trước

ª Xác định giá trị lực bám tại các bánh xe trên băngthử phanh, ghi vào bảng kết quả φ.

ª Tính toán sai số trong quá trình thí nghiệm

3 NHẬN XÉT

ª Nhận xét về kết quả thí nghiệm (giá trị đo, phươngpháp, sai số )

BÀI 2:

XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ ĐỘNG LỰC HỌC

CỦA Ô TÔ TRÊN BĂNG THỬ ĐỘNG LỰC HỌC Ô TÔ

(CD-CHASSIS DYNDMOMETER 48")

A NỘI DUNG THÍ NGHIỆM

2.1 MỤC ĐÍCH, YÊU CẦU THÍ NGHIỆM

2.1.1 Mục đích

ª Xác định các thông số động lực học của ô tô(công suất, lực kéo tiếp tuyến, lực cản lăn, lựccản gió, nhân tố động lực học, gia tốc ) trênbăng thử CD-CHASSIS DYNDMOMETER 48"

ª Giúp sinh viên nắm vững quá trình động lực họccủa ô tô và nhận thấy được vai trò của cácthông số động lực học đối với quá trình vận hành,sử dụng, khai thác ô tô

2.1.2 Yêu cầu

Sinh viên phải thực hiện các yêu cầu sau:

ª Nắm vững khái niệm các thông số động lực họccủa ô tô (công suất, lực kéo tiếp tuyến, lực cảnlăn, lực cản gió, nhân tố động lực học, gia tốc )và các yếu tố ảnh hưởng đến các thông sốđộng lực học của ô tô

ª Nắm vững thao tác, quy trình vận hành băng thửCD-CHASSIS DYNDMOMETER 48" và an toàn trong thínghiệm Sách hướng dẫn sử dụng băng thử CD-CHASSIS DYNDMOMETER 48" (Manual – For CD-CHASSISDYNDMOMETER 48") do AVL cung cấp

ª Nắm vững thao tác, phương pháp sử dụng các dụngcụ đo, các bước chuẩn bị, cơ sở lý thuyết, phươngpháp xác định các thông số động lực học của ôtô

ª Nắm vững các chu trình thử nghiệm ô tô theo chếđộ mô phỏng (chu trình của Nhật, Mỹ, ChâuÂu )

ª Nắm vững phương pháp xử lý số liệu thực nghiệm

ª Tuân thủ hướng dẫn của giáo viên phụ trách thínghiệm và nội quy phòng thí nghiệm

11

2.3 CƠ SỞ LÝ THUYẾT XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ ĐỘNG LỰC HỌC Ô TÔ

2.3.1 Cân bằng lực kéo ô tô

2.3.1.1 Phương trình cân bằng lực kéo ô tô

M i fGcos Gsin Gj WV

Trong đó:

Me (N.m): Moment xoắn động cơ

it: Tỷ số truyền của hệ thống truyền lực

ηt: Hiệu suất của hệ thống truyền lực

rb (m): Bán kính làm việc bánh xe

f: Hệ số cản lăn

G (N): Trọng lượng toàn bộ ô tô

α: Góc nghiêng mặt đường

g (m/s2): Gia tốc trọng trường

j (m/s2): Gia tốc chuyển động ô tô

W (N.s2/m2): Nhân tố cản không khí

V (m/s): Vận tốc chuyển động ô tô

i 1,05 0,05ih: Hệ số tính đến ảnh hưởng của cáckhối lượng chuyển động quay Trong đó ih là tỷ số truyềncủa hộp số

Tổng lực cản đường:

Trong đó:

Ψ = ±fi : Hệ số cản tổng cộng của đường

2.2.1.2 Đồ thị cân bằng lực kéo ô tô

Đồ thị cân bằng lực kéo ô tô thể hiện mối quanhệ giữa lực kéo tiếp tuyến (PK), lực cản gió (Pw), lực cảnlăn (Pf) với vận tốc (V), P = f(V) ở các tay số khác nhau

Hình 2.1: Đồ thị cân bằng lực kéo ô tô (với hộp số có 3 tay

số)

2.2.2 Cân bằng công suất ô tô

2.2.2.1 Phương trình cân bằng công suất ô tô

Ne (W): Công suất phát ra của động cơ

Nt (W): Công suất tiêu hao do ma sát trong hệ thốngtruyền lực

Đồ thị cân bằng công suất ô tô thể hiện mốiquan hệ công suất phát ra của động cơ (Ne), công suấtkéo tiếp tuyến (Nk), các công suất cản (Nw), (Nf) với vậntốc chuyển động (V), N f(V) ở các tay số khác nhau.=

Do ta có vận tốc chuyển động (V) và số vòng quayđộng cơ (ne) theo công thức = π e b

t

2 n rV

60i , nên ta cũng có thểbiểu diễn mối quan hệ công suất theo số vòng quaytrục khuỷu động cơ N f(n )= e .

Hình 2.2: Đồ thị cân bằng công suất ô tô (với hộp số có 3

tay số)

2.2.3 Nhân tố động lực học ô tô

2.2.3.1 Phương trình nhân tố động lực học

Để có thông số đặc trưng cho tính chất động lựchọc của ô tô mà các chỉ số về kết cấu không cómặt trong thông số đó, ta có khái niệm nhân tố độnglực học (D)

Nhân tố động lực học ô tô (D) là tỷ số giữa lựckéo tiếp tuyến Pk trừ đi lực cản không khí Pw chia chotrọng lượng toàn bộ ô tô, biểu thị bằng biểu thức:

M i WVr

(2.7)

2.2.3.2 Đồ thị nhân tố động lực học

Đồ thị nhân tố động lực học thể hiện mối quanhệ nhân tố động lực học D và vận tốc chuyển động ôtô V, D f(V) ở cá tay số khác nhau.=

Hình 2.3: Đồ thị nhân tố động lực học ô tô (với hộp số có

Hình 2.4: Đồ thị biểu diễn gia tốc ô tô.

2.2.4 Một số chu trình thử chuẩn

Để giảm thiểu ô nhiễm môi trường do ô tô gây ra,chính phủ các quốc gia yêu cầu các loại ô tô khi lưu thôngphải đạt yêu cầu về mức độ phát thải ô nhiễm Để thuậntiện cho việc đánh giá mức độ phát thải ô nhiễm, cácnước thường xây dựng những chu trình thử chuẩn đặc trưngcho điều kiện lưu thông của nước mình

Chu trình chuẩn là một giản đồ về vận tốc di chuyểncủa ô tô theo thời gian và tay số cần được gài cho mỗi đoạncủa chu trình Người lái ô tô cần điều khiển ô tô sao chovận tốc của ô tô và tay số được gài tuân theo chỉ dẫncủa chu trình Toàn bộ lượng khí xả phát ra khi ô tô chạy theochu trình sẽ được thu lại và phân tích hàm lượng các chất khíđộc hại như CO, NOx, HC Kết quả phân tích sẽ được so sánhvới tiêu chuẩn đặt ra để đánh giá mức độ gây ô nhiễmcủa ô tô

Hiện nay, người ta thường hay sử dụng chu trình thửchuẩn của Mỹ (FTP) hay của Châu Âu (ECE) để đánh giámức độ phát thải ô nhiễm của ô tô Tuy nhiên, các quốcgia tiên tiến cũng có chu trình thử riêng đặc trưng cho điềukiện lưu thông của quốc gia mình

Hình 2.5a: Chu trình thử của Mỹ – FTP 75.

Hình 2.5d: Chu trình thử ở xa lộ của Châu âu.

Nghiên cứu tổng quan về các chế độ thử nghiệmtheo các chu trình thử chuẩn tại các nước phát triểnChâu Âu, Mỹ, Nhật để từ đó, xây dựng các bàithử nghiệm theo chu trình thử đề nghị tương đối phù hợpvới điều kiện ở Việt Nam (ô tô chạy trên điều kiệnđược mô phỏng) cùng với các chế độ đo vận tốc vàlực kéo không đổi ta tiến hành xây dựng các bài thínghiệm

2.3 NỘI DUNG THÍ NGHIỆM

1 Xác định lực kéo tiếp tuyến, công suất và tiêuthụ nhiên liệu của ô tô ở các giá trị vận tốc từ

30 – 100 km/h khi tay ga mở hoàn toàn trên băng thửCD-CHASSIS DYNDMOMETER 48"

2 Xác định các thông số động lực học của ô tô:Công suất, lực kéo tiếp tuyến, lực cản, lực cảngió, nhân tố động lực học, gia tốc

3 Xác định sai số trong quá trình thí nghiệm

2.4 THIẾT BỊ THÍ NGHIỆM

2.4.1 Ô tô du lịch

Thông số kỹ thuật ô tô thử nghiệm

 Kích thước tổng thể, D x R x C(mm): 4074/1678/1432

 Chiều dài cơ sở (mm): 2520

 Vệt bánh trước/sau (mm): 1405/1425

Tố độ (km/h)

Thời gian(s)

 Trọng lượng không tải (kG): 1021

 Dung tích xylanh (cm3): 1498

 Công suất cực đại (kW/ v/p): 63/5800

 Moment cực đại (Nm/ v/p): 130/3400

 Tỷ số truyền 5 tay số: 3,545 – 2,048 – 1,346 –0,971 – 0,763

 Tỷ số truyền số lùi: 3,333

 Tỷ số truyền cầu chủ động: 4,176

 Hệ thống làm mát: Cưỡng bức

 Hệ thống bôi trơn: Cưỡng bức

2.4.2 Băng thử CD-CHASSIS DYNDMOMETER 48"

19

Máy tính điều khiển

MMI (Man-Machine-Interface)

Bộ điều khiển trung

tâm (RRR)

Bộ điều khiển từ xa

(Remote Control)

Máy điện AC (Dynamometer)

Bộ biến tần Phanh khí nén

Chuỗi xung vuông

Hình 2.6: Sơ đồ hệ thống băng thử CD 48”

Hình 2.7: Băng thử CD 48” và các thiết bị phụ

ª Băng thử CD-CHASSIS DYNDMOMETER 48" là loại băngthử có 2 rulô đơn, thiết bị hấp thụ công suất làmột máy điện AC không đồng bộ 3 pha, có thểchạy ở chế độ động cơ hay máy phát

ª Băng thử có tốc độ đáp ứng cao, có khả năngtạo ra lực cản đối với bánh xe tương tự như khi ô tôđang chạy trên đường để phân tích mức độ phátthải của ô tô, mức tiêu thụ nhiên liệu khi cho ôtô chạy theo một chu trình thử chuẩn Ngoài ra, băngthử còn dùng để xác định các thông số động lựchọc của ô tô

2.4.2.1 Thông số kỹ thuật của băng thử CHASSIS DYNDMOMETER 48"

CD- Khối lượng quán tính của ô tô có thể mô phỏng(kG): 454 – 5400

 Khối lượng cực đại của cầu chủ động đặt lên băngthử (kG): 4500

 Công suất hấp thụ cực đại (kW), ở 92 – 200km/h:

a 2 rulô: Nhận và truyền lực kéo tiếp tuyến từ

bánh xe chủ động cho máy phát AC và truyền lực cản

do máy phát điện AC tạo ra lên bánh xe chủ động

b Máy phát điện AC: Chuyển đổi cơ năng thành

điện năng để tạo ra lực cản cho bánh xe chủ động

c Bộ đếm xung Encoder: Đo vận tốc góc của bánh

xe từ đó xác định được vận tốc chuyển động của ôtô

d Cảm biến lực Load-Cell: Đo lực cản do máy phát

điện AC tạo ra

e Quạt làm mát: Tạo luồng gió làm mát cho động

cơ ô tô, luồng gió này có thể thay đổi theo vận tốc ôtô

f Phanh khí nén: Dùng để phanh cứng 2 rulô.

g 4 công tắc vị trí: Dùng làm cảm biến vị trí các

bánh, khi các bánh xe trạm vào công tắc vị trí này thì 2rulô sẽ được hãm khẩn cấp

h 2 bộ giữ bánh xe: Khóa cứng 2 bánh xe bị động

để giữ ô tô không di chuyển trong quá trình thử

i 2 bộ dây cable: Giữ ô tô không bị trượt ngang khi

ô tô đang chạy thử nghiệm trên băng thử

j Màn hình hỗ trợ người lái: Hiển thị chu trình thử

chuẩn để người lái ô tô chạy theo khi thử ở chế độmô phỏng quán tính ô tô và lực cản đường

21

2.4.2.3 Chế độ hoạt động của băng thử CHASSIS DYNDMOMETER 48"

CD-Băng thử CD-CHASSIS DYNDMOMETER 48" có 3 chế độhoạt động:

1 Vận tốc bằng hằng số: Băng thử luôn tạo ra lựccản thay đổi để giữ cho vận tốc ô tô không đổi(không phụ thuộc vào người lái) Chế độ này đượcsử dụng để phân tích tính năng động lực học của ôtô

2 Lực kéo bằng hằng số: Băng thử luôn tạo ra lựccản không đổi, không phụ thuộc vận tốc của ôtô (không phụ thuộc người lái) Chế độ này đượcsử dụng để phân tích tính năng động lực học của ôtô, nhưng thường ít được sử dụng

3 Mô phỏng quán tính ô tô và lực cản trên đường:băng thử luôn tạo ra lực cản thay đổi theo vận tốcsao cho vận tốc, gia tốc của ô tô đạt được tương tựnhư khi đang chạy trên đường Chế độ này được sửdụng để phân tích mức độ phát thải ô nhiễm từkhí thải của ô tô khi cho chạy theo chu trình thửnghiệm chuẩn

2.4.2.4 Nguyên lý hoạt động của băng thử CHASSIS DYNDMOMETER 48"

CD- Băng thử CD-CHASSIS DYNDMOMETER 48" là một thiết

bị có nhiệm vụ tạo ra lực cản cho bánh xe chủđộng để xác định các tính năng của ô tô thửnghiệm như lực kéo tiếp tuyến, công suất, mức độphát thải ô nhiễm, mức tiêu thụ nhiên liệu

 Băng thử CD-CHASSIS DYNDMOMETER 48" tạo ra lựccản bằng cách hấp thụ cơ năng nhận được từbánh xe chủ động và chuyển năng lượng nhậnđược này thành dạng năng lượng khác Tùy theo giátrị năng lượng được chuyển hóa mà băng thử tạo

ra lực cản lên bánh xe chủ động tương ứng

 Băng thử CD-CHASSIS DYNDMOMETER 48" sử dụngmáy điện AC làm thiết bị hấp thụ công suất,chuyển hóa cơ năng nhận được từ bánh xe chủđộng thành điện năng Điện năng phát ra tỷ lệtương ứng với lực cản, bằng cách điều chỉnh điệnnăng phát ra, băng thử CD-CHASSIS DYNDMOMETER48" có thể hoạt động ở 3 chế độ nêu trên

 Băng thử CD-CHASSIS DYNDMOMETER 48" xác định 2thông số chính của ô tô là tốc độ và lực kéotiếp tuyến.

 Tốc độ được đo bằng một bộ Encoder gắn đồngtrục với rulô, Encoder phát ra 10.000 xung/vòng, biếtđược tần số xung phát ra và đường kính rulô (48inches) sẽ xác định được vận tốc và gia tốc của ôtô trên băng thử

 Lực kéo tiếp tuyến được đo gián tiếp thông qua lựccản điện từ (do băng thử tạo ra khi chuyển hóanăng lượng), tổn thất ma sát của băng thử và giatốc của ô tô Lực cản điện từ sinh ra giữa Statorvà Rotor của máy điện AC làm cản chuyển độngquay của Rotor (tạo ra lực cản cho bánh xe chủđộng), đồng thời làm xoay Stator (chuyển động tươngđối giữa Stator và Rotor) Stator xoay và đè lên mộtcảm biến lực một giá trị bằng với lực điện từđược tạo ra Cùng với tổn thất ma sát của băngthử và gia tốc của ô tô, bộ điều khiển sẽ tínhđược lực kéo tiếp tuyến của bánh xe chủ động

PDyno (N): Lực cản của băng thử

mDyno (kg): Khối lượng quán tính của rulô

a (m/s2): Gia tốc của ô tô

PLoad-Cell (N): Lực tác dụng lên cảm biến tải Cell)

(Load-r (m): Chiều dài cánh tay đòn

R (m): Bán kính của rulô

Ptt (N): Lực do tổn thất ma sát

23

ô tô đang chạy trên đường thực:

Trên băng thử: FK – FDYNO = mDYNO * a

mÔTÔ (kg): Khối lượng của ô tô kể cả tải

F0 (N): Thành phần lực cản không phụ thuộc tốcđộ

F1 [N/(km/h)]: Hệ số lực cản phụ thuộc bậc nhấttheo tốc độ

F2 [N/(km/h)2]: Hệ số lực cản phụ thuộc bậc hai theotốc độ

v (km/h): Vận tốc của ô tô

a (m/s2): Gia tốc của ô tô

α: Góc nghiêng của đường

Để mô phỏng đúng phản ứng của ô tô khi đangchạy trên đường (tốc độ, gia tốc, lực kéo đạt được tươngtự như trên đường), bộ điều khiển sẽ luôn điều khiểnbăng thử tạo ra lực cản theo phương trình sau:

Cân bằng 2 phương trình (2.11) và (2.12) ta có:

P m * g*sin F F V F V (m m )* a

(2.13) Hoặc:

F Cảm Biến Tải

= α + + + 2+

P m * g*sin F F V F V m * a (2.14)Với: mE =mOTO−mDYNO: Là khối lượng quán tính cần bùđể mô phỏng đúng khối lượng quán tính của ô tô để

ô tô đạt được tốc độ và gia tốc như đang chạy trênđường

Các hệ số cản F0, F1, F2 thay đổi tùy theo loại ô tô,loại lốp, loại mặt đường, vận tốc ô tô Được xác địnhbằng phương pháp cho ô tô chạy đến giá trị vận tốckhoảng 150 km/giờ sau đó cắt ly hợp xác định vận tốctức thời ô tô tại các khoảng thời gian 10 giây (đượcthực hiện bằng bánh ô tô số 5, bánh phụ lăn trênđường được gắn với bộ đo vận tốc định thời) ta đượcgiá trị vận tốc ô tô tại các thời điểm cách nhau 10giây, số liệu ghi nhận được nhập vàp phần mềm điềukhiển băng thử sẽ tính ra các hệ số cản trên bằngphương pháp bình phương nhỏ nhất phương trình đa thứcbậc hai theo vận tốc với các hệ số đa thức chính làcác hệ số cản Phương pháp trên được gọi là CoastDown

Trong giới hạn bài thí nghiệm thực hiện, dựa vàocác thông số ban đầu ta sẽ thực hiện việc tính toán vàvẽ đồ thị tổng lực cản chuyển động trên đường theovận tốc chuyển động ô tô: Pψ +Pω =f(V)

Từ đồ thị ta giải phương trình:

2.5 TRÌNH TỰ THÍ NGHIỆM

2.5.1 Chuẩn bị thí nghiệm

1 Kiểm tra tổng quát ô tô

2 Kiểm tra tổng quát băng thử ô tô(CD 48”)

3 Kiểm tra các vấn đề an toàn và bảo hộ lao động

2.5.2 Khởi động phòng thử

 Trên bảng điều khiển TC3, bật công tắc nguồnchính

 Bật các công tắc nguồn cho các thiết bị phụ trợTC3 (quạt cấp/thoát khí, quạt hút khí thải từ ốngxả)

25

 Bật công tắc nguồn cho các thiết bị điều khiểnnhiệt độ nhiên liệu, thiết bị đo khí thải.

 Bật công tắc nguồn băng thử

 Bật công tắc nguồn bàn điều khiển

 Bật công tắc nguồn cho hệ thống cung cấp nhiênliệu trong (trường hợp sử dụng bộ đo tiêu hao nhiênliệu 735 – sử dụng trong trường hợp đo tiêu hao nhiênliệu): Bật công tắc cung cấp nguồn cho bơm nhiênliệu (xăng/diesel – nằm trong tủ điều khiển) để bơmnhiên liệu lên bồn chứa trên lầu Khi đèn báomức nhiên liệu hiển thị “mức cao”, ngắc công tắcnguồn bơm, tắc bơm

 Bật công tắc cung cấp nhiên liệu cho TC3 – côngtắc nằm bên trong tủ điều khiển để cung cấpnhiên liệu từ bồn chứa trên lầu cho ô tô trongphòng thử hoạt động

 Bật công tắc nguồn cho quạt của tháp làm mát(Cooling Tower) trong trường hợp sử dụng bộ đo nhiênliệu 735 cùng với 735C (điều khiển nhiệt độ)

 Kiểm tra áp suất khí nén (4,5 đến 10 bar)

 Bật công tắc nguồn chính trên bàn điều khiển

“Q11” bật công tắc UPS để khởi động máy tính vậnhành MMI PC & PUMA PC, khởi động chương trình MMI &PUMA Trong trường hợp chương trình MMI báo lỗi “RRROFFLINE”, phải lên tủ điều khiển trên lầu khởiđộng lại (nhấn RESET) RRR

2.5.3 Tiến hành thử nghiệm

 Dùng chìa khóa bật công tắc vận hành trên bànđiều khiển

 Kiểm tra tất cả các lỗi, nhấm nút RESET khi có lỗi

 Bật công tắc điều khiển điện áp

 Khởi động chương trình MMI PC

2.5.3.1 Trường hợp không có ô tô trên băng thử, tiến hành làm nóng băng thử ở chế độ vận tốc không đổi 60 – 100 km/giờ trong khoảng thời gian 10 phút.

 Đóng tấm định tâm bánh xe che băng thử

 Nhả phanh băng thử

 Vào menu trong chương trình MMI Automatic/WarmUp/Time Controlled, nhập khoảng thời gian 10 phút

 Nhập giá trị tốc độ 100 km/h.

 Tiến hành làm nóng

2.5.3.2 Trường hợp có ô tô trên băng thử tiến hành làm nóng băng thử theo trình tự sau

Chuẩn bị ô tô trên băng thử

 Mở nắp che rulô

 Mở phanh rulô

 Chạy ô tô lên băng thử

 Khóa bánh xe

 Buộc dây an toàn

 Cân chỉnh định tâm ô tô trên băng, nhấn nút điềukhiển tấm chắn “Centering Close”, điều khiển tấmchắn gần tiếp xúc bánh xe, nhấn nút điều khiểnđịnh tâm bánh xe “Centering Align” Lúc này băng thửhoạt động ở vận tốc khoảng 5 km/giờ Trong trườnghợp không thể định tâm, mở khóa bánh xe tiếnhành thực hiện lại các bước trên

 Xiết chặt dây an toàn

 Đặt 04 công tắc an toàn tại vị trí các bánh xe, cáchbánh xe khoảng 20 mm

Làm nóng băng thử (trên băng thử có ô tô) ở chế độ tốc độ không đổi

 Kiểm tra tổng thể toàn bộ ô tô, tay số ở vị tríkhông và không cài phanh tay, kiểm tra dầu bôi trơnvà nước làm mát động cơ ô tô, kiểm tra van cấpnhiên liệu Kiểm tra tất cả các thiết bị an toàn,thiết bị giữ bánh xe, dây an toàn, công tắc antoàn

 Chọn chế độ “Generator Mode”

 Mở khóa phanh cho băng thử

 Bật công tắc nguồn “Power” trên thanh công cụ

 Chọn chế độ tốc độ không đổi “Speed Constant Mode”

 Nhập giá trị tốc độ: 50 km/h

 Kiểm tra công tác đảm bảo an toàn

 Khởi động ô tô chạy ở chế độ cầm chừng cho đếnkhi nhiệt độ nước làm mát đạt đến chế độ hoạtđộng bình thường (kim chỉ thị trên đồng hồ nước làmmát chỉ thị ở vị trí giữa)

 Người lái tiến hành chạy xe ở tay số 4 và giữ ở chếđộ bướm ga sao cho đồng hồ chỉ thị số vòng quaychỉ thị 2000 vòng/phút trong khoảng thời gian 10 phút

27

2.5.4 Tắc băng thử

 Thoát các chương trình MMI, PUMA bằng cách nhấn

“Shut Down” PUMA và MMI

 Tắc UPS và công tắc nguồn chính “Q11”

 Tắc công tắc hệ thống cung cấp nhiên liệu: Tắccông tắc cung cấp nhiên liệu cho băng thử

“Gasoline/Diesel for CD”

 Tắc công tắc nguồn cho bơm nhiên liệu “PowerSupply For Gasoline/Diesel Pump”, chú ý chỉ tắc trongtrường hợp các phòng thử khác không sử dụngnhiên liệu từ hệ thống này

 Hồi lượng nhiên liệu trở về bồn chứa ngầm trongtrường hợp các phòng thử khác không sử dụngnhiên liệu từ hệ thống này

 Tắc công tắc quạt tháp làm mát “Cooling Tower”chú ý trong trường hợp phải đảm bảo không cóphòng thử nào đang sử dụng tháp làm mát

 Tắc công tắc bơm tháp làm mát “Cooling Tower” chú

ý trong trường phảo đảm bảo không có phòng thửnào đang sử dụng tháp làm mát

 Tắc công tắc nguồn cho tất cả các hệ thống phụtrợ TC3: Quạt hút khí sạch, quạt hút khí thải động cơ,quạt hút thải khí hệ thống thông gió, quạt cấp khíhệ thống thông gió

 Trên bảng nguồn tủ điều khiển “TC3/DB”, tắc cáccông tắc: Công tắc bộ điều khiển nhiệt độ nhiênliệu “Socket Fuel Controller Temperature”, công tắc bộchuẩn đoán khí thải “Socket Digas”, công tắc nguồncho các thiết bị trong phòng thử “Power Supply ForContractor TC3”, công tắc chính

 Trên bảng nguồn tủ điều khiển “TC3/CSB”, tắc cáccông tắc: Công tắc nguồn bộ điều khiển băngthử “Power Supply For Chassis Dyno Controller”, công tắcnguồn cho bàn điều khiển “Power Supply For Testdesk”,công tắc cung cấp cho các thiết bị trong phòng thử

“Power Supply For Contractor TC3/CSB”, công tắc chính

 Trên bảng nguồn tủ điều khiển “SUB/DB”, tắc cáccông tắc: “TC3/CSB”

 Công tắc nguồn chính tổng cho các thiết bị, trongtrường hợp không có phòng nào sử dụng hệ thốngđiện

 Tắc công tắc cung cấp nguồn cho tủ điều khiểntoàn bộ phòng thử, trong trường hợp phòng thửkhông sử dụng trong thời gian dài.

2.5.5 Xác định thông số động lực học ô tô: Lực kéo, công suất trên các tay số (chọn tay số 3)

Ô tô được thử nghiệm ở chế độ vận tốc không đổi (V

= const) Ở từng tay số khác nhau, người lái giữ cần đạp ga

ở chế độ mở 100% (toàn tải) Vận tốc ô tô được cài đặtbởi băng thử trong bàn điều khiển, người điều khiển càiđặt các chế độ gia tốc cho băng thử, gia tốc trong từngcấp, mỗi cấp 10 km/giờ, nhờ phần mềm điều khiển MMI.Các thông số động lực học tại mỗi tay số sẽ được phầnmềm PUMA ghi nhận và xử lý

Xác định lực kéo tiếp tuyến, công suất và nhiên liệutiêu thụ ở tay số 3 tại các vận tốc 20, 30, 40, 50, 60, 70km/h

1 Chọn chế độ hoạt động của băng thử: V = const

2 Khởi động ô tô, đưa ô tô chạy đến tay số 3, sauđó đạp bàn đạp ga 100%

3 Đặt tốc độ ô tô V = 20 km/h

4 Ghi vào bảng giá trị lực kéo, công suất, lượngnhiên liệu tiêu thụ sau khi các giá trị này đã ổnđịnh

5 Lặp lại các bước trên với V lần lượt bằng 30, 40,

50, 60, 70km/h Chú ý là vẫn giữ bàn đạp ga 100%

6 Sau khi đo hết các vận tốc, người lái nhả hết ga,cắt ly hợp, trả về số không

7 Giảm tốc độ V xuống dần, mỗi lần giảm 10 km/hcho đến khi 2 rulô ngừng hẳn

8 Tắc máy ô tô

9 Kích hoạt phanh khí nén để khóa chặt 2 rulô

2.6 KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM

Bảng ghi kết quả thí nghiệm

Bảng 2.1: Các thông số động lực học thí nghiệm của ô tô ở

tay số 3.STT Tốc

độ (km/h)

Lựckéo (N)

Côngsuất (W)

Nhiên liệu tiêu

thụ (g)

2.7 BÁO CÁO KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM

Xem mẫu báo cáo phía dưới

B MẪU BÁO CÁO THÍ NGHIỆM

GVHD:

BÀI 2:

XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ ĐỘNG LỰC HỌC CỦA Ô

TÔ TRÊN BĂNG THỬ ĐỘNG LỰC HỌC Ô TÔ

(CD-CHASSIS DYNDMOMETER 48")

1 SỐ LIỆU THÍ NGHIỆM

Bảng 1: Các thông số động lực học thí nghiệm của ô tô ở

tay số 3.STT Tốc

độ (km/h)

Lựckéo (N)

Côngsuất (W)

Nhiên liệu tiêu

thụ (g)

2 BÁO CÁO KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM

ª Tính toán các hệ số cản (các hệ số thực nghiệm)F0, F1, F2

Hệ số cản lăn đường f0 = 0,012 - 0,02 (khi V < 80km/giờ)

Khi V > 80 km/giờ, hệ số cản lăn xác định theocông thức

(32 V)f

ª Tính toán sai số trong quá trình thí nghiệm

Bảng 2: Các thông số động lực học tính toán lý thuyết của

BÀI 3:

XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN CỦA

HỆ THỐNG LÁI

A NỘI DUNG THÍ NGHIỆM

3.1 MỤC ĐÍCH, YÊU CẦU THÍ NGHIỆM

Sinh viên phải thực hiện các yêu cầu sau:

ª Nắm vững các thông số kỹ thuật, nguyên lý làmviệc và động học quay vòng đúng của hệ thốnglái trên ô tô

ª Nắm vững khái niệm bán kính quay vòng và dảiquay vòng của ô tô, các yếu tố ảnh hưởng đếnbán kính quay vòng và dải quay vòng của ô tô

ª Nắm vững thao tác, quy trình vận hành băng thửhệ thống lái và an toàn trong thí nghiệm

ª Nắm vững các bước chuẩn bị, cơ sở lý thuyết,phương pháp xác định bán kính quay vòng và dảiquay vòng

ª Nắm vững phương pháp xử lý số liệu thực nghiệm

ª Tuân thủ hướng dẫn của giáo viên phụ trách thínghiệm và nội quy phòng thí nghiệm

3.2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT

Trong quá trình chuyển động của ô tô cần phải giữđược hướng chuyển động theo yêu cầu của người lái, không

bị lệch khỏi hướng chuyển động do tác động của những lựcngẫu nhiên, chống được sự lật đổ bên của xe và trượt ngangcủa lốp trên mặt đường

Đồng thời hệ thống lái trên ô tô phải đảm bảo choôtô có khả năng đổi hướng nhẹ nhàng và nhanh chóng.Hệ thống lái và hệ thống treo, lốp có ảnh hưởng rất lớntới tính năng dẫn hướng của ô tô

Động học quay vòng đúng của ô tô

33

Chuyển động trên đường vòng của ô tô có thể chialàm ba giai đoạn:

ª Giai đoạn 1: Giai đoạn đi vào đường vòng đặc trưngbằng bán kính quay vòng giảm dần (R # Const)

ª Giai đoạn 2: Giai đoạn quay vòng đặc trưng bằng bánkính không đổi (R = Const)

ª Giai đoạn 3: Giai đoạn đi ra khỏi đường vòng đặc trưngbằng bán kính quay vòng tăng dần (R # Const) và ởcuối giai đoạn này thì xe trở lại chuyển động thẳng(R = ∞)

Hình 3.1: Sơ đồ động học quay vòng của ô tô có hai bánh

dẫn hướng phía trước

Hình 3.1 biểu thị động học quay vòng đúng của ô tô.Nếu xem như lốp không bị biến dạng bên khi xe chuyển độngvòng và bánh xe không bị trượt ngang thì những đường thẳngvuông góc với véctơ tốc độ chuyển động của các trụcbánh xe phải gặp nhau tại một điểm O Điểm này được gọilà tâm quay vòng tức thời của ô tô

R: Bán kính quay vòng của tâm cầu sau ô tô

α: Góc quay trung bình của hai bánh xe trước 1 2

Từ mối quan hệ hình học ta xác định được:

LRtg

=α

Từ sơ đồ trên rút ra biểu thức về mối quan hệ giữacác góc quay vòng của hai bánh xe dẫn hướng lăn khôngtrượt

Lcotg cotg

B

B: Khoảng cách giữa hai đường tâm trụ quay đứng

L: Chiều dài cơ sở ô tô

Với biểu thức trên ta có thể xây dựng được mối quanhệ α1 = f(α2) để thoả mãn động học quay vòng đúng của ôtô

Như vậy, về phương diện lý thuyết để đảm bảo cácbánh xe lăn không trượt khi vào đường vòng thì hiệu cotg củabánh xe dẫn hướng bên trong và bên ngoài phải luôn bằnghằng số

Hình 3.2: Đồ thị lý thuyết và thực tế về mối quan hệgiữa các góc quay vòng của hai bánh xe dẫn hướng

35

3.3 NỘI DUNG THÍ NGHIỆM

1 Xác định các góc α1 và α 2 thực tế trên băng thửhệ thống lái ô tô

2 Xác định các góc α1 và α 2 theo lý thuyết dựa vàocác thông số kết cấu của ô tô thí nghiệm

3 So sánh, đánh giá sai lệch giữa các giá trị thực tếvà lý thuyết

4 Xác định sai số trong quá trình thí nghiệm

3.4 THIẾT BỊ THÍ NGHIỆM

3.4.1 Ô tô thí nghiệm

Thông số kỹ thuật ô tô thử nghiệm

 Kiểu động cơ: Xăng, 4 xy lanh thẳnghàng

 Dung tích xylanh (cm3): 1.6 lít

 Hệ thống nhiên liệu: Bộ chế hòa khí

 Hệ thống phân phối khí: Xupáp đặt

 Hệ thống làm mát: Nước

 Hệ thống bôi trơn: Bôi trơn cưỡng bức

 Kích thước tổng thể, DxRxC(mm): 3970x1530x1520

 Chiều dài x chiều rộng cơ sở(mm): 2550x1240

3.4.2 Băng thử hệ thống lái

3.4.2.1 Cấu tạo băng thử hệ thống lái

1- Tấm đỡ phụ, 2- Cản trước, 3-Động cơ điện, 4-Động cơ đốttrong, 5-Ghế láiù, 6-Khung xe, 7-Bánh dự trữ, 8-Băng thử.Hình 3.3: Sơ đồ nguyên lý băng thử hệ thống lái

Hình 3.4: Sơ đồ nguyên lý băng thử hệ thống lái (hình chiếu

cạnh)

Hình 3.5: Thiết bị đo góc quay bánh xe dẫn hướng

37