Luận văn Nghiên cứu tính kinh tế nhiên liệu xe khách giường nằm được chế tạo và vận hành ở Việt Nam (Phần 1)

Nội dung text: Luận văn Nghiên cứu tính kinh tế nhiên liệu xe khách giường nằm được chế tạo và vận hành ở Việt Nam (Phần 1)

1. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ VŨ XUÂN TRƯỜNG NGHIÊN CỨU TÍNH KINH TẾ NHIÊN LIỆU XE KHÁCH GIƯỜNG NẰM ĐƯỢC CHẾ TẠO VÀ VẬN HÀNH Ở VIỆT NAM NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC – 605246 S K C0 0 4 4 1 8 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 08/2014
2. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ VŨ XUÂN TRƢỜNG NGHIÊN CỨU TÍNH KINH TẾ NHIÊN LIỆU XE KHÁCH GIƢỜNG NẰM ĐƢỢC CHẾ TẠO VÀ VẬN HÀNH Ở VIỆT NAM NGÀNH KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC – 605246 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 8 năm 2014
3. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ VŨ XUÂN TRƢỜNG NGHIÊN CỨU TÍNH KINH TẾ NHIÊN LIỆU XE KHÁCH GIƢỜNG NẰM ĐƢỢC CHẾ TẠO VÀ VẬN HÀNH Ở VIỆT NAM NGÀNH KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC – 605246 Hƣớng dẫn khoa học: PGS.TS. NGUYỄN HỮU HƢỜNG Tp. Hồ Chí Minh, tháng 8 năm 2014
4. LÝ LỊCH KHOA HỌC I. LÝ LỊCH SƠ LƢỢC: Họ & tên: VŨ XUÂN TRƢỜNG Giới tính: Nam Ngày, tháng, năm sinh: 03/01/1982 Nơi sinh: Hải Phòng Quê quán: Hải Phòng Dân tộc: Kinh Chỗ ở riêng hoặc địa chỉ liên lạc: 245 Âu Cơ, Phƣờng 5, Quận 11, Tp.HCM Điện thoại cơ quan: (08)3875.3773 Điện thoại nhà riêng: 0903.085.278 Fax: Email: vuxuantruong@ptec.edu.vn II. QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO: 1. Trung học chuyên nghiệp: Hệ đào tạo: Thời gian đào tạo từ / đến / Nơi học (trƣờng, thành phố): Ngành học: 2. Đại học: Hệ đào tạo: Chính Quy Thời gian đào tạo từ 09/2000 đến 11/2006 Nơi học (trƣờng, thành phố): ĐH Sƣ Phạm Kỹ Thuật Tp.HCM Ngành học: Cơ Khí Động Lực Tên đồ án, luận án hoặc môn thi tốt nghiệp: không Ngày & nơi bảo vệ đồ án, luận án hoặc thi tốt nghiệp: 3/2006, trƣờng ĐH Sƣ Phạm Kỹ Thuật Tp.HCM Ngƣời hƣớng dẫn: không III. QUÁ TRÌNH CÔNG TÁC CHUYÊN MÔN KỂ TỪ KHI TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC: Thời gian Nơi công tác Công việc đảm nhiệm 9/2006 ÷ nay CĐ Kinh Tế Kỹ Thuật Phú Lâm Giảng viên i
5. LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi. Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chƣa từng đƣợc ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Tp. Hồ Chí Minh, ngày tháng 8 năm 2014 (Ký tên và ghi rõ họ tên) VŨ XUÂN TRƢỜNG ii
6. LỜI CẢM ƠN Trong suốt quá trình hoc̣ tâp̣ và hoàn thành luâṇ văn này , tôi đa ̃ nhâṇ đƣơc̣ sƣ ̣ hƣớng dâñ , giúp đỡ quý báu của các thầy cô và các bạn cùng l ớp. Với lòng kính troṇ g và biết ơn sâu sắc tôi xin đƣơc̣ bày tỏ lới cảm ơn chân thành tới: Ban giám hiêụ , Phòng đào tạo sau đại học , Khoa Cơ Khí Động Lực trƣờng Đaị Học Sƣ Ph ạm Kỹ Thuật Tp.HCM đa ̃ taọ moị điều kiêṇ thuâṇ lơị giúp đỡ tôi trong quá trình học tâp̣ và hoàn thành luâṇ văn. Phó giáo sƣ - Tiến si ̃ Nguyễn Hữu Hƣờng, ngƣời thầy kính mến đa ̃ hết lòng giúp đỡ, dạy bảo, đôṇ g viên và taọ moị điều kiêṇ thuâṇ lơị cho tôi trong suốt quá trình hoc̣ tâp̣ và hoàn thành luận văn tốt nghiêp̣ . Phó giáo sƣ - Tiến si ̃ Nguyễn Văn Phụng, ngƣời thầy đã tận tâm, nhiệt tình hƣớng dẫn chỉ bảo để tôi có thể hoàn thành tốt chuyên đề tốt nghiệp. Xin chân thành cảm ơn các thầy cô trong hôị đồng chấm luâṇ văn đa ̃ cho tôi nhƣ̃ng đóng góp quý báu để hoàn chỉnh luâṇ văn này. Kính chúc ban giám hiệu, các thầy luôn mạnh khỏe, thành công và luôn là ngọn đuốc soi đƣờng cho thế hệ đàn em chúng em tiến bƣớc thành công hơn, vững chắc hơn trên con đƣờng khoa học tuy có khó khăn, thử thách nhƣng đầy thù vị này. Xin chân thành cảm ơn và chúc các thầy cô sức khỏe và thành đạt. iii
7. TÓM TẮT Luận văn nghiên cứu tính kinh tế về tiêu hao nhiên liệu trên xe khách giƣờng nằm đƣợc chế tạo và vận hành tại Việt Nam. Trong luận văn tác giả đã dùng phƣơng pháp thực nghiệm sử dụng cảm biến đo lƣu lƣợng dòng chảy để đo tiêu hao nhiên liệu trên xe. Sau đó so sánh với các kết quả đã tính toán trên lý thuyết. Thiết bị cảm biến đƣợc gắn thêm trên ô tô không can thiệp lớn vào hệ thống nhiên liệu trên xe. Ngoài ra, các thông số thí nghiệm trên xe khách giƣờng nằm còn đƣợc so sánh với một số xe có sử dụng động cơ có công suất tƣơng tự. Nếu đƣợc ứng dụng rộng rãi trên ô tô, thì mỗi chiếc xe sẽ đƣợc kiểm soát về nhiên liệu một cách chặt chẽ. ABSTRACT This dissertation research on the economics of fuel for the sleeper coach which is made and used in Vietnam. In this research, the author used the experimental method by using a sensor to measure the flow of fuel and calculate the amount of fuel consumption which compares with fuel consumption in theory. The sensor is installed easily in the fuel system of the vehicle. By the way the result of this research will be compared with the vehicles which have the similar engine. If it is used widely in automotive, the users will control closely of the fuel and determine exactly the fuel consumption. iv
8. MỤC LỤC Trang tựa TRANG Quyết định giao đề tài Lý lịch cá nhân i Lời cam đoan ii Lời cảm ơn iii Tóm tắt iv Mục lục v Danh sách các hình viii Danh sách các bảng xi CHƢƠNG 1: Tổng quan đề tài 1 1.1. Tính cấp thiết của đề tài 1 1.2. Các nghiên cứu về tiêu hao nhiên liệu trong và ngoài nƣớc 1 1.2.1. Các đề tài nghiên cứu ngoài nƣớc 1 1.2.2. Các đề tài nghiên cứu trong nƣớc 2 1.3. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu 3 1.4. Ý nghĩa khoa học và tính thực tiễn của đề tài 3 1.5. Phƣơng pháp nghiên cứu 3 1.6. Kế hoac̣ h thƣc̣ hiêṇ 3 CHƢƠNG 2: Cơ sở lý thuyết 4 2.1. Đặc tính động cơ 5 2.1.1. Đặc tính tốc độ ngoài của động cơ xăng 5 2.1.2. Đƣờng đặc tính ngoài của động cơ diesel 6 2.1.3. Một số điểm quan trọng trên đƣờng đặc tính 7 2.1.4. Công thức S.R.Lây Đécman 8 2.2. Động lực học chuyển động ô tô 9 2.2.1. Lực kéo Pk ở bánh xe chủ động 11 2.2.2. Lực cản lăn Pf 12 v
9. 2.2.3. Phản lực của đƣờng tác dụng lên bánh xe Z 13 2.2.4. Lực cản không khí Pw 14 2.2.5. Lực cản quán tính Pj 15 2.2.6. Lực cản lên dốc Pi 16 2.2.7. Phƣơng trình cân bằng 17 2.3. Tính tiêu hao nhiên liệu theo lý thuyết [1] 19 2.3.1. Các chỉ tiêu đánh giá tính kinh tế nhiên liệu 19 2.3.2. Phƣơng trình tiêu hao nhiên liệu của ô tô 20 2.3.3. Đặc tính tiêu hao nhiên liệu của ô tô khi chuyển động ổn định 22 2.3.4. Đặc tính tiêu hao nhiên liệu của ô tô khi chuyển động không ổn định 26 2.4. Tính tiêu hao nhiên liệu theo lý thuyết của MARC ROSS 29 2.4.1. Các yếu tố ảnh hƣởng đến sự tiêu hao nhiên liệu 29 2.4.2. Tính toán tiêu hoa nhiên liệu 30 CHƢƠNG 3: Tính toán tiêu hao nhiên liệu trên một số xe khách giƣờng nằm thông dụng 32 3.1. Tính tiêu hao nhiên liệu trên xe Samco Primas H.45b 37 3.1.1. Thông số kỹ thuật của xe 37 3.1.2. Tính toán tiêu hao nhiên liệu 37 3.2. Tính tiêu hao nhiên liệu trên xe Transinco 1-5 K46/47 Universe 39 3.2.1. Thông số kỹ thuật của xe 39 3.2.2. Tính toán tiêu hao nhiên liệu 39 3.3. Tính tiêu hao nhiên liệu trên xe Mobihome Hb 120SLD (Thaco Auto) 41 3.3.1 Thông số kỹ thuật của xe 41 3.3.2 Tính toán tiêu hao nhiên liệu 41 3.4. Bảng tổng hợp tính tiêu hoa nhiên liệu các loại xe khách giƣờng nằm thông dụng 43 CHƢƠNG 4: Thu thập số liệu tiêu hao nhiên liệu thực tế 44 4.1. Phƣơng pháp thu thập số liệu 44 4.1.1. Các phƣơng pháp thí nghiệm tiêu hao nhiên liệu ô tô 44 vi
10. 4.1.2. Quy trình thử nghiệm đo tiêu hao nhiên liệu trên băng thử CD-48” 48 4.2. Các loại cảm biến đo lƣu lƣợng thông dụng 53 4.2.1. Cảm biến áp suất sai lệch 54 4.2.2. Cảm biến dựa vào độ xoáy của dòng chất lỏng (Cảm biến kiểu Vortex) 57 4.2.3. Cảm biến lƣu lƣợng kiểu từ trƣờng 58 4.2.4. Cảm biến kiểu thế chổ 60 4.2.5. Cảm biến kiểu Tuabin 61 4.2.6. Cảm biến dựa vào động lực 62 4.2.7. Cảm biến dựa vào nhiệt 63 4.2.8. Cảm biến lƣu lƣợng khối lƣợng 64 4.2.9. Cảm biến DFM8 67 4.3. Thực hiện thực nghiệm 73 4.3.1. Dụng cụ, thiết bị, vật liệu thực nghiệm 73 4.3.2. Đối tƣợng thực nghiệm 73 4.3.3. Các bƣớc thực hiện 74 4.3.4. Những sai sót trong khi thực nghiệm, những nguyên nhân làm xuất hiện chúng và những biện pháp phòng ngừa cũng nhƣ cách khắc phục 75 4.4. Phân tích kết quả thực nghiệm 75 4.4.1. Cơ sở thực nghiệm và phân tích 75 4.4.2. Kết quả thực nghiệm 76 4.5. Thảo luận 80 CHƢƠNG 5: Kết luận và hƣớng phát triển 85 5.1. Kết luận. 85 5.1.1. Đánh giá kết quả. 85 5.1.2. Tính khả thi của đề tài. 85 5.2. Hƣớng phát triển đề tài 86 TÀI LIỆU THAM KHẢO 87 PHỤ LỤC 88 vii
11. DANH SÁCH CÁC HÌNH HÌNH TRANG Hình 2.1: Đƣờng đặc tính ngoài của động cơ không hạn chế tốc độ góc. 5 Hình 2.2: Đƣờng đặc tính ngoài của động cơ xăng có hạn chế tốc độ góc. 6 Hình 2.3: Đƣờng đặc tính tốc độ ngoài của động cơ diesel. 7 Hình 2.4: Sơ đồ các lực và mômen tác dụng lên ôtô khi chuyển động lên dốc. 10 Hình 2.5: Các lực tác dụng lên ô tô trong mặt phẳng dọc. 13 Hình 2.6: Sơ đồ xác định diện tích cản chính diện của ô tô. 15 Hình 2.7: Đặc tính ngoài của động cơ. 21 ’ ’’ ’’’ Hình 2.8: Đồ thị tải trọng của động cơ (ne > ne > ne ). 23 Hình 2.9: Đồ thị cân bằng công suất của ô tô ứng với các hệ số cản ψ khác 24 nhau của mặt đƣờng. Hình 2.10: Đồ thị đặc tính tiêu hao nhiên liệu của ô tô khi chuyển động ổn 25 định. Hình 2.11: Đồ thị ô tô chuyển động gia tốc – lăn trơn. 28 Hình 3.1: Kích thƣớc xe Samco Primas H.45b. 32 Hình 3.2: Bố trí giƣờng nằm xe Samco Primas H.45b. 33 Hình 3.3: Biểu đồ so sánh tiêu hao nhiên liệu xe Samco Primas H.45b bằng 38 công thức II.29 và II.47. Hình 3.4: Biểu đồ so sánh tiêu hao nhiên liệu xe Transinco 1-5 K46 Universe 40 bằng công thức II.29 và II.47. Hình 3.5: Biểu đồ so sánh tiêu hao nhiên liệu xe Mobihome Hb 120sld 42 ThacoAuto bằng công thức II.29 và II.47. Hình 4.1: Chu trình thử FTP-72 cho xe con. 44 Hình 4.2: Chu trình thử FTP-75 cho xe con. 45 Hình 4.3: Chu trình thử ECE 1504 46 Hình 4.4: Chu trình thử EUDC cho đƣờng xa lộ. 46 Hình 4.5: Chu trình thử 10 mode. 47 Hình 4.6: Chu trình thử 10-15 mode. 48 Hình 4.7: Băng thử CD-48”. 49 Hình 4.8: Bộ cùm bánh xe. 49 viii
12. Hình 4.9: Màn hình hiển thị kết quả đo tỷ trọng nhiên liệu n. 51 Hình 4.10: Diễn biến tiêu hao nhiên liệu ôtô trên toàn bộ chu trình ECE1504. 52 Hình 4.11: Diễn biến tiêu hao nhiên liệu ôtô trong 1/4 chu trình ECE1504. 52 Hình 4.12a: Ống Vebturi. 55 Hình 4.12b: Chất lỏng di chuyển qua một ống Venturi. 55 Hình 4.13: Phƣơng pháp đặt các lỗ lấy áp suất trên đƣờng ống. 56 Hình 4.14: Sơ đồ cảm biến áp suất trên đƣờng ống dùng một đồng hồ đo 56 chênh áp. Hình 4.15: Dòng chảy trong đƣờng ống chứa các phần tử cảm biến độ xoáy. 58 Hình 4.16: Cảm biến kiểu Vortex đặc trƣng. 58 Hình 4.17: Cấu tạo cảm biến lƣu lƣợng kiểu từ trƣờng. 59 Hình 4.18: Cảm biến lƣu lƣợng kiểu thế chỗ tích cực sử dụng kiểu bánh 60 công tác. Hình 4.19: Cảm biến lƣu lƣợng kiểu tuabin. 61 Hình 4.20: Cảm biến dựa vào động lực. 62 Hình 4.21: Cảm biến dựa vào giao thoa. 63 Hình 4.22: Cảm biến dựa vào nhiệt không đổi. 64 Hình 4.23: Cảm biến dựa vào nhiệt đầu vào. 64 Hình 4.24: Sơ đồ nguyên lý công tơ thể tích. 65 Hình 4.25: Công tơ khí kiểu quay. 66 Hình 4.26: Sơ đồ lắp đặt cảm biến DFM8. 67 Hình 4.27a: Sơ đồ lắp đặt cảm biến DFM8 tách rời. 68 Hình 4.27b: Sơ đồ lắp đặt cảm biến DFM8 không tách rời. 69 Hình 4.28: Kích thƣớc cảm biến DFM8. 69 Hình 4.29: Sơ đồ mạch điện cảm biến DFM8. 71 Hình 4.30: Board mạch hiển thị LCD. 71 Hình 4.31a: Phía trƣớc màn hình LCD. 72 Hình 4.31b: Phía sau màn hình LCD. 72 ix
13. Hình 4.32: Lắp đặt cảm biến lên động cơ. 74 Hình 4.33: Lắp đặt LCD lên taplo. 74 Hình 4.34: Đồ thị biểu diễn ảnh hƣởng tốc độ xe giƣờng nằm và lƣợng tiêu 76 hao nhiên liệu. Hình 4.35: Đồ thị biểu diễn ảnh hƣởng tốc độ xe khách 50 chỗ ngồi và lƣợng 78 tiêu hao nhiên liệu. Hình 4.36: Đồ thị biểu diễn ảnh hƣởng tốc độ xe Containel đầu kéo và lƣợng 79 tiêu hao nhiên liệu Hình 4.37: Đồ thị biểu diễn ảnh hƣởng tốc độ xe và công suất của động cơ 80 CUMMINS EPA 93. Hình 4.38: Đồ thị biểu diễn ảnh hƣởng tốc độ xe và lƣợng tiêu hao nhiên liệu 81 của động cơ CUMMINS EPA 93. Hình 4.39: Đƣờng đặc tính ngoài của động cơ D6AC. 81 Hình 4.40: Chu trình thử xe thực tế. 82 Hình 4.41: So sánh tiêu hao nhiên liệu xe SAMCO PRIMAS H.45B qua thực 84 nghiệm với các giá trị tính toán lý thuyết. x
14. DANH SÁCH CÁC BẢNG BẢNG TRANG Bảng 2.1. Các đơn vị đo lƣờng sử dụng trong nội dung thuyết minh. 4 Bảng 2.2: Tiêu chuẩn thử động cơ của một số nƣớc phát triển. 8 Bảng 2.3: Giá trị của hệ số cản lăn f. 12 Bảng 2.4: Giá trị của hệ số cản không khí K và diện tích cản chính diện S. 15 Bảng 3.1: Thông số kỹ thuật một số xe khách giƣờng nằm thông dụng tại Việt 33 Nam. Bảng 3.2: Tính tiêu hao nhiên liệu xe Samco Primas H.45b theo công thức 37 (II.29). Bảng 3.3: Tính tiêu hao nhiên liệu xe Samco Primas H.45b theo công thức 38 (II.47). Bảng 3.4: Tính tiêu hao nhiên liệu xe Transinco 1-5 K46 Universe theo công 39 thức (II.29). Bảng 3.5: Tính tiêu hao nhiên liệu xe Transinco 1-5 K46 Universe theo công 40 thức (II.47). Bảng 3.6: Tính tiêu hao nhiên liệu xe Mobihome Hb 120sld ThacoAuto theo 41 công thức (II.29). Bảng 3.7: Tính tiêu hao nhiên liệu xe Mobihome Hb 120sld ThacoAuto theo 42 công thức (II.47). Bảng 3.8: Tổng hợp tiêu hao nhiên liệu các loại xe khách thông dụng. 43 Bảng 4.1: Các tham số của hai loại chu trình thử. 47 Bảng 4.2: So sánh giữa sự thay đổi độ chênh áp với lƣu lƣợng tƣơng ứng. 57 Bảng 4.3: Dụng cụ, thiết bị thí nghiệm. 73 Bảng 4.4: Đối tƣợng thí nghiệm. 73 Bảng 4.5: Các nguyên nhân hƣ hỏng khi thực nghiệm. 75 Bảng 4.6: Tiêu hao nhiên liệu trên xe khách 45 giƣờng nằm. 76 Bảng 4.7: Tiêu hao nhiên liệu trên xe khách 47 chỗ ngồi. 77 xi
15. Bảng 4.8: Tiêu hao nhiên liệu trên xe Containel đầu kéo. 79 Bảng 4.9: Tổng hợp tiêu hao nhiên liệu trên 3 xe thực nghiệm. 82 Bảng 4.10: Bảng tính toán tiêu hao nhiên liệu trung bình của xe SAMCO 83 PRIMAS H.45B model 2012. Bảng 4.11: Bảng tính toán tiêu hao nhiên liệu trung bình của xe SAMCO 83 WENDA 47 model 2012. Bảng 4.12: Bảng tính toán tiêu hao nhiên liệu trung bình của xe 83 INTERNATIONAL model 1993. xii
16. CHƢƠNG 1 TỔNG QUAN ĐỀ TÀI 1.1. Tính cấp thiết của đề tài. Xe bus 2 tầng bắt đầu đƣợc sử dụng tại Việt Nam từ tháng 5 năm 2005 tại thành phố Hồ Chí Minh phục vụ cho việc di chuyển trong nội thành, xe chủ yếu chạy các tuyến trong thành phố, với ƣu điểm có thể phục vụ số lƣợng hành khách đông. Tuy nhiên, để phát triển xe khách 2 tầng phải phát triển cơ sở hạ tầng về giao thông cũng nhƣ về phân luồng tuyến mà xe khách 2 tầng đi qua, ngành giao thông công chính thành phố phải phối hợp với ngành điện lực và bƣu điện đã tiến hành rà soát để nâng cao các đƣờng dây điện, điện thoại, đồng thời cải tạo, giảm độ dốc tại các cây cầu để đảm bảo an toàn cho xe lƣu thông. Chính vì vậy, hiện nay sự phát triển xe bus 2 tầng tại nội thành còn hạn chế. Năm 2007, Công ty xe khách Hoàng Long đã bắt đầu sử dụng xe khách giƣờng nằm 2 tầng vào kinh doanh. Đến nay, xe khách giƣờng nằm 2 tầng đƣợc sử dụng rất rộng rải tại các doanh nghiệp vận tải đƣờng dài, với ƣu điểm tạo cảm giác thoải mái cho hành khách nhất là trên những quảng đƣờng xa, một số xe còn đƣợc trang bị phòng vệ sinh. Đây là phƣơng tiện giao thông mới, với kích thƣớc lớn, động cơ mới, vì vậy có rất nhiều vấn đề cần nghiên cứu nhƣ tính ổn định, khả năng phanh, khả năng quay vòng, , một trong những vấn đề rất quan trọng đối với phƣơng tiện giao thông này là tính kinh tế về tiêu hao nhiên liệu của xe khách giường nằm 2 tầng, tính hiệu quả khi sử dụng vào điều kiện thực tế ở Việt Nam. 1.2. Các đề tài nghiên cứu trong và ngoài nƣớc. 1.2.1. Các đề tài nghiên cứu ngoài nƣớc. National Academy of Sciences (2010), Technologies and approaches to reducing the fuel consumption of medium- and heavy-duty vehicles [7], Công nghệ và phƣơng pháp tiếp cận để giảm tiêu thụ nhiên liệu của xe tải trọng trung và lớn: khảo sát các quy định về tiết kiệm nhiên liệu tại Mỹ, châu Âu, châu Á, xem xét và đánh giá các công nghệ để giảm tiêu thụ nhiên liệu, đánh giá trực tiếp và gián tiếp lợi ích của việc tích hợp công 1
17. nghệ giảm tiêu thụ nhiên liệu đối với xe cơ giới, xem xét một số hậu quả ngoài ý muốn khi áp dụng công nghệ giảm tiêu thụ nhiên liệu, xem xét đề xuất một số quy định mới về tiết kiệm nhiên liệu. Marc Ross (2004) “Fuel efficiency and the physics of automobiles” [6], Lý thuyết và tiết kiệm nhiên liệu trên ô tô, đƣa ra công thức tính tiêu hao nhiên liệu phụ thuộc vào tải trọng và hiệu suất truyền lực, phân tích áp dụng công thức tính đối với một số loại xe thông dụng tại Mỹ nhƣ: ô tô 4 chỗ, xe bán tải, xe tải nhẹ. Dr. Daniel A. Crowl (2010), (Theoretical Fuel Consumption and Power) [8], lý thuyết tiêu thụ nhiên liệu và năng lƣợng: tính toán nhanh chóng tiêu hao nhiên liệu khác nhau và hoạt động của chúng , tính toán này không xem xét tỷ lệ đốt cháy nhiên liệu cũng nhƣ áp lực tối đa đƣợc tạo ra bởi quá trình cháy, những thay đổi từ nhiên liệu sẽ có ảnh hƣởng đến hiệu suất động cơ. National Academy of Sciences (1992), Automotive Fuel Economy “HOW FAR SHOULD WE GO?” [9], tiết kiệm nhiên liệu trong ô tô “Chúng ta đi đƣợc bao lâu nữa?”. Báo cáo này trình bày kết quả của nghiên cứu đƣợc tiến hành bởi Ủy ban NRC về tiết kiệm nhiên liệu của xe tải nhẹ nói riêng. Tính toán các khoản phí môi trƣờng cho các loại xe khác nhau dựa trên những yếu tố: cân bằng một loạt các lợi ích xã hội, các mục tiêu môi trƣờng, lợi ích cho an ninh quốc gia và kinh tế và giảm sự phụ thuộc vào dầu mỏ. Ủy ban NRC đƣa ra các kiến nghị từ các kết quả nghiên cứu. 1.2.2. Các đề tài nghiên cứu trong nƣớc. Tình hình nghiên cứu trong nƣớc ta về tính kinh tế trong sử dụng các phƣơng tiện giao thông cụ thể còn hạn chế, chỉ có một số thông tin liên quan nhƣ: Huỳnh Bá Vang (2011), luận văn thạc sĩ, nghiên cứu thực nghiệm tính năng kinh tế kỹ thuật của ô tô sử dụng xăng A95 pha 10% ethanol, Đại học Đà Nẵng, 2011: nghiên cứu thực nghiệm về tính năng động lực học của ô tô trên băng thử CD-48”, tiêu hao nhiên liệu xăng A95, E10 cho mọi chế độ vận hành, phân tích đánh giá kết quả thực nghiệm, so sánh kết quả cho bởi thực nghiệm khi sử dụng 2 loại nhiên liệu xăng A95 trên thị trƣờng và E10. Phạm Gia Nghi (2007), định mức nhiên liệu trong vận tải bằng ô tô: phƣơng pháp 2
18. tính định mức nhiên liệu K1 trên ô tô, khảo sát và tính định mức nhiên liệu K1 trên một số xe ô tô. 1.3. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu. Do bƣớc đầu nghiên cứu nên đề tài chỉ chú trọng về tính toán tính kinh tế của một số xe khách giƣờng nằm 2 tầng tiêu biểu. Về sau sẽ mở rộng và phát triển áp dụng toán tính kinh tế của nhiều loại ô tô khác. 1.4. Ý nghĩa khoa học và tính thực tiễn của đề tài. Mục đích của đề tài là tính toán tính kinh tế của xe khách giƣờng nằm, gồm: -Tính toán lý thuyết tiêu hao nhiên liệu của một số xe khách giƣờng nằm 2 tầng. -Thử nghiệm thực tế xe mẫu hoạt động trên đƣờng để so sánh và đánh giá. - Từ thực tế sử dụng, ta có thể đề xuất một số giải pháp để nâng cao chất lƣợng kinh tế của xe khách giƣờng nằm 2 tầng. Đề tài góp phần vào việc tìm hiểu sâu, rõ ràng hơn về phƣơng tiện giao thông mới, góp phần vào việc sử dụng hợp lý, hiệu quả hơn xe khách giƣờng nằm 2 tầng. 1.5. Phƣơng pháp nghiên cứu. Trong quá trình nghiên cứu thực hiện đề tài thì có hai phƣơng pháp theo kế hoạch sẽ đƣợc áp dụng: - Nghiên cứu lý thuyết toán tiêu hao nhiên liệu bằng các công thức lý thuyết. - Thực nghiệm trên một số xe khách giƣờng nằm về tiêu hao nhiên liệu bằng cảm biến. - Từ đó, so sánh với thực tế sử dụng, cũng nhƣ so sánh tính kinh tế với các phƣơng tiện chuyên chở hành khách khác. 1.6. Kế hoac̣ h thƣc̣ hiêṇ . Thời gian thực hiện từ tháng 11/2013 đến tháng 8/2014 - Tính toán tiêu hao nhiên liệu, tính kinh tế bằng các công thức lý thuyết. - Thử xe và xác định tiêu hao nhiên liệu thực tế. - So sánh các số liệu thực tế và lý thuyết. - Đề xuất giải pháp nâng cao tính kinh tế. - Kết luận và đánh giá. 3
19. CHƢƠNG 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT Bảng 2.1. Các đơn vị đo lƣờng sử dụng trong nội dung thuyết minh. Hệ số chuyển đổi giữa đơn vị Đại lƣợng Ký hiệu Đơn vị cơ bản và đơn vị cũ Chiều dài l m 1 inch = 2,54 cm = 0,0254 m Vận tốc dài v m/s 1m / s = 3,6 km / h Vận tốc góc  rad/s Số vòng quay n Vòng/phút Gia tốc j m/s2 Gia tốc góc  rad/s2 Lực P N Trọng lƣợng G N Khối lƣợng m kg Áp suất q N/m2 1N / m2 = 1Pa = 10 -5kG / cm2 Ứng suất  N/m2 Mômen quay Me N.m 1Nm ≈ 0,1 kG.m Công L J 1J = 1Nm ≈ 0,1 kG.m 1w = 1J/s 0,1 kGm/s Công suất Ne w 1w 1/736 (HP) T = t + 2730 Nhiệt độ T 0K (T: độ Kenvin, t: độ Xenxiut) Nhiệt lƣợng Q J 1J 2,4.10-3 kcal Nhiệt dung riêng C J / kg.độ 1J/kgđộ 2,4.10-3kcal/kg.độ Thời gian t s 4
20. 2.1. Đặc tính động cơ. Để xác định đƣợc lực hoặc mômen tác dụng lên các bánh xe chủ động của ô tô cần phải nghiên cứu đƣờng đặc tính tốc độ của động cơ loại piston. Đƣờng đặc tính tốc độ của động cơ là các đồ thị chỉ sự phụ thuộc của công suất có ích Ne (W), mômen xoắn có ích Me (Nm), tiêu hao nhiên liệu trong một giờ GT và suất tiêu hao nhiên liệu ge theo số vòng quay ne (v/p) hoặc theo tốc độ góc e (rad/s) của trục khuỷu động cơ. Đƣờng đặc tính tốc độ của động cơ nhận đƣợc bằng cách thí nghiệm ô tô trên bệ thử. Khi thí nghiệm động cơ trên bệ thử ở chế độ cung cấp nhiên liệu cực đại, (tức là lúc mở bƣớm ga hoàn toàn) đối với động cơ xăng hoặc đặc thanh răng của bơm cao áp ứng với chế độ cung cấp nhiên liệu hoàn toàn đối với động cơ diesel chúng ta sẽ có đƣờng đặc tính ngoài của động cơ. 2.1.1. Đặc tính tốc độ ngoài của động cơ xăng. Tốc độ góc emin của trục khuỷu là tốc độ góc nhỏ nhất mà động cơ có thể làm việc ổn định ở chế độ toàn tải. Khi tăng tốc độ góc thì mômen và công suất của động cơ tăng lên. Hình 2.1: Đƣờng đặc tính ngoài của động cơ xăng không hạn chế tốc độ góc. Mômen xoắn đạt giá trị cực đại Memax ứng với tốc độ góc M và công suất đạt giá trị cực đại Nemax ở tốc độ góc N. Các giá trị Nemax , Memax và tốc độ góc tƣơng ứng với các giá trị trên M và N đƣợc chỉ dẫn trong các đặc tính kỹ thuật của động cơ. Động cơ ô tô chủ yếu làm việc trong vùng M - N . 5
21. Khi tăng tốc độ góc của trục khuỷu lớn hơn giá trị N thì công suất sẽ giảm, do hổn hợp khí nạp kém và do tăng tổn thất ma sát trong động cơ. Ngoài ra khi tăng tốc độ góc làm tăng tải trọng động gây hao mòn nhanh các chi tiết của động cơ. Vì thế khi thiết kế ô tô du lịch thì tốc độ góc của trục khuỷu động cơ tƣơng ứng với tốc độ cực đại của ô tô trên đƣờng nhựa tốt nằm ngang không vƣợt quá 10- 20% so với tốc độ góc N Công suất của động cơ Ne với hai thành phần: - Mômen xoắn Me (Nm ). - Tốc độ góc e (rad/s) Giữa chúng có quan hệ giữa công suất, mômen xoắn, tốc độ góc nhƣ sau: Ne = Me. e Đặc tính ngoài là mối quan hệ giữa công suất Ne, mômen xoắn Me và tốc độ góc e khi cung cấp nhiên liệu tối đa Ne (e), Me (e), 100% : góc mở bƣớm ga Hình 2.2: Đƣờng đặc tính ngoài của động cơ xăng có hạn chế tốc độ góc. 2.1.2. Đƣờng đặc tính ngoài của động cơ diesel. Trong hành trình không tải, động cơ có tốc độ góc chạy không tải vk. Khi suất hiện tải thì bộ điều tốc sẽ tăng lƣợng nhiên liệu cung cấp vào trong xy lanh động cơ, nhờ vậy mà công suất và mômen của động cơ tăng lên, đồng thời số vòng quay của trục khuỷu động cơ có giảm đi. Khi thanh răng bơm cao áp dịch chuyển tới vị trị tính toán nhất định (do tác dụng của bộ điều tốc) tƣơng ứng với lƣợng tiêu hao nhiên liệu ít nhất thì công suất của động cơ là cực đại (điểm c trên hình 2.3) 6