Công Nghệ Thí Nghiệm Ô Tô

MỤC LỤC
Lời nói đầu……………………………………………………………………………………………………….. 3
Chương 1
KHÁI QUÁT CHUNG VỀ CÔNG NGHỆ THÍ NGHIỆM Ô TÔ
1.1. Vị trí và vai trò của thí nghiệm ô tô trong ngành công nghiệp ô tô ……………………. 13
1.2. Phân loại thí nghiệm ô tô …………………………………………………………………………….. 15
1.2.1. Phân loại theo đặc trưng thí nghiệm …………………………………………………….. 15
1.2.2. Phân loại theo đối tượng thí nghiệm…………………………………………………….. 18
1.2.3. Phân loại theo mục đích thí nghiệm……………………………………………………… 19
1.2.4. Mối quan hệ giữa các loại thí nghiệm…………………………………………………… 19
1.3. Các thành phần của hệ thống thí nghiệm ô tô …………………………………………………. 19
1.3.1. Kết cấu và nguyên lý làm việc của hệ thống thí nghiệm ô tô trên đường…… 20
1.3.2. Kết cấu và nguyên lý làm việc của hệ thống thí nghiệm ô tô trên bệ thử…… 21
1.4. Công nghệ và thiết bị thí nghiệm ô tô……………………………………………………………. 23
1.4.1. Phương pháp thí nghiệm ô tô………………………………………………………………. 23
1.4.2. Thiết bị đo lường thí nghiệm ô tô ………………………………………………………… 24
Chương 2
CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA THÍ NGHIỆM Ô TÔ
2.1. Đặc tính của hệ thống thí nghiệm ô tô …………………………………………………………… 29
2.1.1. Đặc tính tĩnh của hệ thống thí nghiệm………………………………………………….. 29
2.1.2. Đặc tính động của hệ thống thí nghiệm ………………………………………………… 32
2.2. Đáp ứng động của hệ thống thí nghiệm …………………………………………………………. 39
2.2.1. Hàm đáp ứng tần số …………………………………………………………………………… 39
2.2.2. Đáp ứng bước của hệ thống thí nghiệm………………………………………………… 48
2.3. Phương pháp kiểm tra đặc tính động của hệ thống thí nghiệm………………………….. 58
2.3.1. Phương pháp đáp ứng tần số……………………………………………………………….. 59
2.3.2. Phương pháp đáp ứng xung ………………………………………………………………… 60
2.4. Hiệu ứng phụ tải của hệ thống thí nghiệm……………………………………………………… 60
2.4.1. Kết nối giữa các hệ thống bậc nhất………………………………………………………. 64
2.4.2. Kết nối giữa các hệ thống bậc hai………………………………………………………… 66
2.5. Sự đo lường không méo của hệ thống thí nghiệm …………………………………………… 68
2.5.1. Đo lường dao động và tiếng ồn của ô tô ……………………………………………….. 69
2.5.2. Đo lường tốc độ, vận tốc góc và vị trí, chuyển vị…………………………………… 70
2.5.3. Đo lường vị trí của bướm gió trong động cơ …………………………………………. 71
2.6. Sai số và độ chính xác đo lường …………………………………………………………………… 72
2.6.1. Phân loại sai số đo lường ……………………………………………………………………. 72
2.6.2. Độ chính xác đo lường……………………………………………………………………….. 79
2.7. Phân tích hồi quy dữ liệu thí nghiệm …………………………………………………………….. 81
2.7.1. Phân tích hồi quy tuyến tính đơn biến ………………………………………………….. 82
2.7.2. Hồi quy phi tuyến đơn biến…………………………………………………………………. 85
2.7.3. Hồi quy đa thức…………………………………………………………………………………. 87
2.7.4. Phân tích hồi quy đa biến……………………………………………………………………. 88
Chương 3
CẢM BIẾN THƯỜNG DÙNG TRONG THÍ NGHIỆM Ô TÔ
3.1. Phân loại cảm biến ……………………………………………………………………………………… 91
3.1.1. Phân loại cảm biến theo nguyên lý làm việc………………………………………….. 91
3.1.2. Phân loại cảm biến theo đại lượng vật lý của đối tượng đo……………………… 92
3.2. Cảm biến kiểu điện trở………………………………………………………………………………… 92
3.2.1. Cảm biến kiểu điện trở nhiệt……………………………………………………………….. 93
3.2.2. Cảm biến kiểu áp điện trở…………………………………………………………………… 94
3.2.3. Cảm biến kiểu điện trở trượt……………………………………………………………….. 96
3.2.4. Cảm biến dây điện trở (strain gauge)……………………………………………………. 98
3.3. Cảm biến kiểu điện dung …………………………………………………………………………… 107
3.3.1. Cảm biến kiểu điện dung dạng A……………………………………………………….. 108
3.3.2. Cảm biến kiểu điện dung dạng d………………………………………………………… 109
3.3.3. Cảm biến kiểu điện dung dạng εr……………………………………………………….. 111
3.3.4. Cảm biến kiểu điện dung vi sai………………………………………………………….. 113
3.3.5. Cảm biến kiểu lưới điện dung……………………………………………………………. 113
3.3.6. Ứng dụng của cảm biến kiểu điện dung………………………………………………. 115
3.4. Cảm biến kiểu điện cảm…………………………………………………………………………….. 116
3.4.1. Cảm biến tự cảm ……………………………………………………………………………… 116
3.4.2. Cảm biến hỗ cảm …………………………………………………………………………….. 120
3.4.3. Ứng dụng của cảm biến kiểu điện cảm……………………………………………….. 121
3.5. Cảm biến khí ……………………………………………………………………………………………. 121
3.5.1. Cảm biến khí đốt kiểu xúc tác……………………………………………………………. 122
3.5.2. Cảm biến khí đốt kiểu bán dẫn ………………………………………………………….. 126
3.5.3. Cảm biến khí kiểu điện phân rắn ……………………………………………………….. 130
3.6. Cảm biến GPS/ Beidou ……………………………………………………………………………… 131
3.7. Cảm biến điện từ………………………………………………………………………………………. 138
3.7.1. Cảm biến điện từ kiểu cuộn dây động và lõi sắt động …………………………… 138
3.7.2. Cảm biến từ điện trở ………………………………………………………………………… 140
3.7.3. Ứng dụng của cảm biến điện từ …………………………………………………………. 142
3.8. Cảm biến nhiệt điện ………………………………………………………………………………….. 142
3.8.1. Cảm biến nhiệt độ cặp nhiệt điện……………………………………………………….. 143
3.8.2. Cảm biến nhiệt độ không tiếp xúc (nhiệt kế hồng ngoại)………………………. 149
3.9. Cảm biến quang điện…………………………………………………………………………………. 150
3.9.1. Hiệu ứng quang điện bên ngoài …………………………………………………………. 150
3.9.2. Hiệu ứng quang điện bên trong………………………………………………………….. 151
3.9.3. Hiệu ứng quang sinh ………………………………………………………………………… 152
3.9.4. Ứng dụng của cảm biến quang điện……………………………………………………. 152
3.10. Cảm Biến Hall………………………………………………………………………………………… 155
3.11. Cảm Biến hình ảnh CCD/CMOS………………………………………………………………. 157
3.11.1. Cảm biến hình ảnh CCD…………………………………………………………………. 157
3.11.2. Cảm biến hình ảnh CMOS………………………………………………………………. 159
3.11.3. So sánh giữa cảm biến CCD và cảm biến CMOS ………………………………. 160
3.11.4. Ứng dụng của cảm biến hình ảnh CCD/ CMOS…………………………………. 160
3.12. Cảm biến LiDAR ……………………………………………………………………………………. 165
Chương 4
HỆ THỐNG THÍ NGHIỆM KIỂM TRA CHẤT LƯỢNG XUẤT XƯỞNG XE Ô TÔ
4.1. Nội dung và thiết bị thí nghiệm kiểm tra chất lượng xuất xưởng xe ô tô ………….. 168
4.1.1. Thiết bị kiểm tra góc đặt bánh xe……………………………………………………….. 169
4.1.2. Thiết bị kiểm tra ánh sáng đèn pha …………………………………………………….. 172
4.1.3. Thiết bị kiểm tra chất lượng phanh…………………………………………………….. 173
4.1.4. Thiết bị thí nghiệm kiểm tra xe ô tô về tính điều khiển…………………………. 175
4.1.5. Thiết bị thí nghiệm kiểm tra khí thải ………………………………………………….. 176
4.1.6. Thiết bị thí nghiệm kiểm tra độ kín của ô tô………………………………………… 177
4.2. Quy trình công nghệ thí nghiệm kiểm tra chất lượng xuất xưởng xe ô tô …………. 177
4.3. Phương pháp kiểm tra đánh giá chất lượng xuất xưởng xe ô tô ………………………. 179
4.3.1. Kiểm tra và đánh giá góc đặt bánh xe…………………………………………………. 179
4.3.2. Kiểm tra và đánh giá ánh sáng đèn pha ………………………………………………. 180
4.3.3. Kiểm tra và đánh giá tính chất phanh …………………………………………………. 181
4.3.4. Kiểm tra và đánh giá tính năng điều khiển của xe ô tô………………………….. 181
4.3.5. Kiểm tra và đánh giá khi chạy thử trên đường……………………………………… 182
4.3.6. Kiểm tra và đánh giá độ kín nước từ bên ngoài (Thử kín nước) …………….. 182
4.3.7. Kiểm tra và đánh giá khí thải…………………………………………………………….. 183
Chương 5
THÍ NGHIỆM KIỂM TRA TÍNH NĂNG CỦA XE Ô TÔ KHI CHẠY TRÊN ĐƯỜNG
5.1. Các thí nghiệm sơ bộ trước khi thí nghiệm kiểm tra tính năng của xe ô tô ……….. 185
5.1.1. Thí nghiệm chạy rà ………………………………………………………………………….. 185
5.1.2. Kiểm tra và hiệu chỉnh thông số góc đặt bánh xe …………………………………. 185
5.1.3. Kiểm tra và hiệu chỉnh bán kính quay vòng tối thiểu của ô tô ……………….. 186
5.1.4. Thí nghiệm làm nóng xe …………………………………………………………………… 186
5.1.5. Thí nghiệm chạy theo đà…………………………………………………………………… 187
5.2. Thí nghiệm tính chất động lực học của xe ô tô……………………………………………… 187
5.2.1. Tốc độ cực đại…………………………………………………………………………………. 188
5.2.2. Khả năng tăng tốc ……………………………………………………………………………. 188
5.2.3. Khả năng leo dốc …………………………………………………………………………….. 189
5.3. Thí nghiệm kiểm tra tính kinh tế của xe ô tô ………………………………………………… 190
5.3.1. Thí nghiệm đo mức tiêu hao nhiên liệu ở tốc độ không đổi …………………… 191
5.3.2. Thí nghiệm đo mức tiêu hao nhiên liệu khi tăng tốc hoàn toàn………………. 192
5.3.3. Thí nghiệm đo mức tiêu hao nhiên liệu khi xe chuyển động theo chu trình 193
5.4. Thí nghiệm kiểm tra tính chất phanh của xe ô tô…………………………………………… 195
5.4.1. Hiệu quả phanh ……………………………………………………………………………….. 195
5.4.2. Tính không đổi của hiệu quả phanh……………………………………………………. 197
5.4.3. Tính ổn định hướng khi phanh…………………………………………………………… 197
5.5. Thí nghiệm kiểm tra tính ổn định điều khiển của ô tô ……………………………………. 198
5.5.1. Thí nghiệm về tính điều khiển nhẹ nhàng của ô tô……………………………….. 198
5.5.2. Thí nghiệm lái quanh co (lái trên đường ngoằn ngoèo)…………………………. 199
5.5.3. Thí nghiệm quay vòng ở trạng thái cân bằng ổn định …………………………… 202
9
5.5.4. Thí nghiệm tính năng trả lái………………………………………………………………. 203
5.5.5. Thí nghiệm góc xoay vô lăng với tín hiệu vào dạng xung……………………… 204
5.5.6. Thí nghiệm góc xoay vô lăng với tín hiệu vào dạng bước……………………… 205
5.6. Thí nghiệm kiểm tra tính êm dịu chuyển động của ô tô …………………………………. 206
5.7. Thí nghiệm kiểm tra tiếng ồn của xe ô tô …………………………………………………….. 210
5.7.1. Phương pháp đo lường tiếng ồn bên ngoài xe ……………………………………… 210
5.7.2. Phương pháp đo lường tiếng ồn bên trong xe………………………………………. 211
5.8. Thiết bị dùng trong thí nghiệm tính năng của xe ô tô khi chạy trên đường……….. 213
5.8.1. Thiết bị dùng trong thí nghiệm tính chất động lực học, tính kinh tế
của xe ô tô ……………………………………………………………………………………………….. 213
5.8.2. Thiết bị đo lường dùng trong thí nghiệm kiểm tra tính ổn định lái
của ô tô……………………………………………………………………………………………………. 215
5.8.3. Thiết bị đo dùng trong thí nghiệm kiểm tra tính êm dịu chuyển động
của ô tô……………………………………………………………………………………………………. 217
5.8.4. Thiết bị đo tiếng ồn ô tô……………………………………………………………………. 217
Chương 6
HỆ THỐNG THÍ NGHIỆM Ô TÔ TRÊN BĂNG THỬ
TRONG PHÒNG THÍ NGHIỆM
6.1. Hệ thống thí nghiệm tính năng của xe ô tô nguyên chiếc trên băng thử……………. 219
6.1.1. Hình thức kết cấu của băng thử ô tô …………………………………………………… 219
6.1.2. Nguyên lý kết cấu của băng thử ô tô…………………………………………………… 222
6.1.3. Nội dung thí nghiệm xe ô tô nguyên chiếc trên băng thử trong phòng
thí nghiệm ……………………………………………………………………………………………….. 223
6.2. Hệ thống thí nghiệm mô phỏng dao động trên đường của xe ô tô……………………. 226
6.3. Hệ thống thí nghiệm kiểm tra khí thải của xe ô tô…………………………………………. 229
6.3.1. Thiết bị kiểm tra khí thải xe ô tô lắp động cơ cháy cưỡng bức ………………. 232
6.3.2. Thiết bị kiểm tra độ khói của xe ô tô lắp động cơ cháy do nén ………………. 233
6.3.3. Hệ thống đo lường khí thải ô tô theo chu trình…………………………………….. 234
6.4. Hệ thống thí nghiệm các bộ phận tổng thành ô tô trong phòng thí nghiệm……….. 235
6.4.1. Hệ thống thí nghiệm động cơ trên băng thử ………………………………………… 235
6.4.2. Hệ thống thí nghiệm động lực học và truyền lực ô tô……………………………. 237
6.4.3. Hệ thống thí nghiệm các bộ phận tổng thành chính của hệ thống truyền lực ………………………………………………………………………………………………… 240
Chương 7
THÍ NGHIỆM XE Ô TÔ TRÊN BÃI THỬ
7.1. Giới thiệu khái quát về bãi thử nghiệm ô tô………………………………………………….. 243
7.1.1. Phân loại bãi thử nghiệm ô tô ……………………………………………………………. 245
7.1.2. Các tuyến đường chính trên bãi thử ô tô……………………………………………… 248
7.2. Nội dung chủ yếu của thí nghiệm ô tô ở bãi thử……………………………………………. 252
7.2.1. Nội dung thí nghiệm ở trên đường tổng hợp số 1 và đường lát đá bazan…. 252
7.2.2. Nội dung thí nghiệm ở trên đường tổng hợp số 2…………………………………. 253
7.2.3. Nội dung thí nghiệm ở đường vòng cao tốc (High-speed oval) ……………… 254
7.2.4. Nội dung thí nghiệm trên đường thử phanh…………………………………………. 255
7.2.5. Nội dung thí nghiệm ở đường vòng số 2 …………………………………………….. 256
7.2.6. Nội dung thí nghiệm ở đường hầm thử bụi và đường mô phỏng điều kiện giao thông thành phố…………………………………………………………………………………. 256
7.2.7. Nội dung thí nghiệm ở hồ nước sâu, hồ nước nông và đường thử mưa …… 257
7.2.8. Nội dung thí nghiệm trên đường dốc ………………………………………………….. 258
7.2.9. Nội dung thí nghiệm ở khu vực thử nghiệm tính chất động lực học ………………. 259
7.2.10. Nội dung thí nghiệm trên đường địa hình………………………………………….. 260
7.3. Quy trình kỹ thuật thí nghiệm xe ô tô trên bãi thử…………………………………………. 261
Chương 8
ĐO LƯỜNG VÀ ĐÁNH GIÁ TÍNH NĂNG NVH CỦA Ô TÔ
8.1. Tính năng NVH của ô tô……………………………………………………………………………. 264
8.2. Các không gian thí nghiệm tính năng NVH của xe ô tô …………………………………. 266
8.2.1. Buồng tiêu âm…………………………………………………………………………………. 266
8.2.2. Buồng dội âm (buồng vang) ……………………………………………………………… 271
8.2.3. Hầm gió khí động học (Wind Tunnel)………………………………………………… 273
8.3. Băng thử chuyên dụng trong đánh giá tính năng NVH của ô tô………………………. 275
8.3.1. Băng thử động lực học, băng thử động cơ và các băng thử tổng
thành khác ……………………………………………………………………………………………….. 275
8.3.2. Băng thử mô phỏng rung động khi chạy trên đường của ô tô…………………. 277
8.3.3. Thiết bị chuyên dụng trong đường hầm gió khí động học……………………… 280
8.4. Hệ thống đo lường NVH của ô tô ……………………………………………………………….. 285
8.4.1. Hệ thống đo lường rung động của ô tô ……………………………………………….. 285
8.4.2. Hệ thống đo lường tiếng ồn của ô tô…………………………………………………… 286
8.5. Đánh giá tính năng NVH của ô tô……………………………………………………………….. 296
8.5.1. Đánh giá chủ quan …………………………………………………………………………… 297
8.5.2. Đánh giá khách quan………………………………………………………………………… 304

Chương 9
TIÊU CHUẨN KHÍ THẢI XE Ô TÔ
9.1. Hệ thống tiêu chuẩn khí thải xe ô tô của châu Âu …………………………………………. 306
9.1.1. Phạm vi áp dụng tiêu chuẩn khí thải Euro …………………………………………… 308
9.1.2. Chu trình kiểm tra khí thải xe ô tô theo tiêu chuẩn châu Âu ………………….. 308
9.1.3. Giới hạn nồng độ khí thải đối với xe ô tô hạng nhẹ theo tiêu chuẩn châu Âu …………………………………………………………………………………………………… 310
9.2. Tiêu chuẩn khí thải xe ô tô của Nhật Bản …………………………………………………….. 314
9.3. Tiêu chuẩn khí thải xe ô tô của Mỹ……………………………………………………………… 314
9.4. Hệ thống tiêu chuẩn khí thải xe ô tô của Trung Quốc ……………………………………. 316
9.5. Tiêu chuẩn khí thải xe ô tô của Việt Nam…………………………………………………….. 320
9.5.1. Hệ thống các tiêu chuẩn, quy chuẩn khí thải xe ô tô ở Việt Nam……………… 320
9.5.2. Mức giới hạn khí thải của xe ô tô theo TCVN……………………………………… 321
9.5.3. Quy trình kiểm tra khí thải xe ô tô theo tiêu chuẩn Việt Nam………………… 325
9.5.4. Lộ trình áp dụng mức tiêu chuẩn khí thải đối với ô tô…………………………… 327
Tài liệu tham khảo ………………………………………………………………………………………… 329