Nghiên cứu biện pháp giảm mức tiêu hao nhiên liệu của xe buýt transinco B80 sử dụng trong thành phố hồ chí minh

Nội dung text: Nghiên cứu biện pháp giảm mức tiêu hao nhiên liệu của xe buýt transinco B80 sử dụng trong thành phố hồ chí minh

1. NGHIÊN CỨU BIỆN PHÁP GIẢM MỨC TIÊU HAO NHIÊN LIỆU CỦA XE BUÝT TRANSINCO B80 SỬ DỤNG TRONG THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH A STUDY REDUCE FUEL COMSUMPTION METHOD OF THE BUS TRANSINCO B80 IS USING IN THE HO CHI MINH CITY KS. Nguyễn Văn Chấn Cao đẳng nghề giao thông vận tải TW 3 changckd@gmail.com Tóm tắt Trong bài báo này, trình bày phương pháp tính toán lượng nhiên liệu tiêu hao dựa trên dữ liệu khảo sát thực tế về thói quen điều khiển xe buýt transinco B80 của nhóm tài xế thuộc công ty SaigonBus. Từ kết quả tính toán thu được, đề tài làm cơ sở khoa học cho việc xác định chính xác lượng nhiên liệu cung cấp cần thiết trên các tuyến đường xe buýt trong thành phố Hồ Chí Minh. Hơn nữa, tác giả đã đề xuất và kiểm nghiệm bằng thực tế các biện pháp nhằm giảm mức tiêu hao nhiên liệu góp phần nâng cao hiệu quả kinh tế khi sử dụng xe buýt transinco B80. Cụ thể, biện pháp thứ nhất với mức nhiên liệu tiêu hao giảm 0.2% và biện pháp thứ hai với mức nhiên liệu tiêu hao giảm 2.8%. Tuy mức giảm nhiên liệu tiêu hao của các biện pháp này là không lớn nhưng khi tính toán lượng nhiên liệu tiết kiệm của một tháng thì lượng nhiên liệu có thể tiết kiệm được lên đến 123 lít/xe. Từ khóa: Xe buýt transico B80, giảm mức tiêu hao nhiên liệu, thói quen điều khiển của tài xế. Abstract In this paper, the present fuel consumption calculates method are based on the actual investigates of routine control the bus transinco B80 of group drivers in the Saigonbus. From the calculation results, the subject of science as a basis determine the necessary amount of fuel supply on the bus route in the Ho Chi Minh city. In addition, the authors have proposed and tested by actual measures to reduce fuel consumption contribute to improving economic efficiency when using bus transinco B80. Specifically, the first method have been the level of fuel consumption decrease by 0.2% and the second method have been the level of fuel consumption decrease by 2.8%. Although the reduction of fuel consumption was low, but when calculating the amount of fuel saving of a month, the amount of fuel can save up to 123 liters/car. Keywords: Bus transico B80, reduce fuel consumption, habit drivers 1. Giới thiệu khi làm việc. Từ một số tính toán bao gồm cách Trong ngành công nghiệp ô tô vận tải đã và đang xác định tiêu thụ nhiên liệu phụ thuộc vào kết cấu chú ý rất nhiều vào tiêu thụ nhiên liệu cho động cơ động cơ, điều kiện làm việc của động cơ [1,2] cho 1
2. đến các tính toán động lực học của xe thông qua hệ 2.1 Định mức nhiên liệu tiêu hao trên một hành thống truyền lực và ảnh hưởng hiệu suất truyền trình vận chuyển lực, các lực cản chuyển động ô tô như lực cản lăn, Trên từng loại xe sẽ có lượng tiêu thụ nhiên liệu lực cản dốc, lực cản gió, lực cản quán tính [3] để định mức Qđm (lít) cho một hành trình 100 km. Đối xác định lượng nhiên liệu tiêu thụ theo thời gian với xe buýt, lượng nhiên liệu tiêu hao định mức vận hành hay quảng đường chuyển động của xe. được xác định bởi công thức (2.1) dựa trên các hệ Từ đó, các nhà khoa học, hãng sản xuất và công số [7] đã được nghiên cứu và áp dụng tính toán ty vận tải nghiên cứu và cải tiến phát triển kết cấu lượng nhiên liệu tiêu hao Qđm của xe buýt vận hành buồng đốt, hệ thống nạp, hệ thống nhiên liệu, hệ trong nước Việt Nam nói chung và trong thành phố thống làm mát, hệ thống bôi trơn, hệ thống đánh Hồ Chí Minh nói riêng. lửa và góc phun dầu sớm để quá trình cháy tốt L Qđm K1 K 2 .p K 3.n (2.1) nhất đạt hiệu quả cao hơn, bên cạnh các công nghệ 100 mới như động cơ có turbo tăng hệ số nạp [4], hệ Trong đó: thống điều khiển điện tử phun nhiên liệu với áp K1 : Hệ số định mức nhiên liệu tiêu hao kỹ thuật cao [5] nhằm n ng cao công suất động cơ và giảm K2 : Hệ số phụ cấp nhiên liệu khi dừng xe đón và tiêu hao nhiên liệu cải thiện môi trường. trả hành khách. Tuy nhiên, trong thực tiễn thì lượng tiêu hao K3 : Hệ số phụ cấp nhiên liệu khi quay đầu xe, nhiên liệu phụ thuộc rất lớn vào người sử dụng hay L : Hành trình của xe buýt người tài xế điều khiển xe như các vấn đề về bảo p : Số trạm dừng xe buýt (kể cả dừng xe tại nơi có dưỡng các hệ thống của xe, điều khiển thay đổi tốc tín hiệu đèn giao thông) độ, thay đổi chuyển hướng, điều khiển phanh n : Số lần quay đầu xe trong suốt quá trình vận hành trong những điều Với phương án tính toán hành trình xe buýt trong kiện địa hình, đặc điểm vận tải và chuyển động đề tài, cho 2 lần (đi và về). Do đó: n = 2 (lần) L = của xe là các nội dung được quan t m trong bài 33. 2 = 66 (km), p = 64. 2 = 128 (trạm).Lượng nhiên báo này. Đề tài tiến hành tính toán và đề xuất biện liệu tiêu hao định mức cho một hành trình 66 km pháp giảm mức nhiên liệu tiêu hao của xe buýt được tính toán với kết quả Qđm = 21.31 (lít/66km). transinco B80 vận hành trên tuyến xe buýt số 30 2.2 Lượng nhiên liệu tiêu hao thực tế trong thành phố Hồ Chí Minh. Các dữ liệu tính Trong điều kiện vận hành hiện tại của xe buýt thì toán đã được sự cho phép của công ty SaigonBus lượng nhiên liệu cung cấp Qcc của công ty và thông qua các chuyên gia [6] nên độ tin cậy về SaigonBus là 37 lít/100km hay 24.42 lít/66km cho dữ liệu được đảm bảo. một xe. Nhưng trên thực tế lượng nhiên liệu tiêu 2. Tính toán lượng nhiên liệu tiêu hao thực tế hao được tính toán dựa trên công thức (2.2) [7] liên 2
3. hệ giữa kết cấu động cơ và chuyển động của xe định và vận tốc chuyển động của xe Va trên từng cho kết quả như sau: cấp số truyền thì lượng nhiên liệu tiêu hao được 2  thể hiện như hình 2.1. 1 2 W.Va q A .i B i V C G (f i)  đ η p h p h a p a 2 t 3.6  Để xác định chính xác lượng nhiên liệu tiêu hao (lít/100km) (2.2) thực tế, đề tài đã khảo sát thực nghiệm thói quen Trong đó, ηt là hiệu suất truyền lực, Ap, Bp, Cp là điều khiển xe của nhóm tài xế [9]. Từ đó tính các hệ số phụ thuộc loại động cơ, ih là tỷ số truyền toán được tốc độ thực tế của xe ở từng cấp số lực của hộp số, Ga là trọng lượng xe, f, i là hệ số truyền cũng như xác định được lượng nhiên liệu cản lăn và cản dốc, W là hệ số cản không khí, Va là tiêu hao trong quá trình vận hành của xe (Xem tốc độ chuyển động của xe. Đối với xe buýt B80 sử bảng 2.2). dụng nhiên liệu dầu diesel và các thông số kỹ thuật [8], thì ta được các giá trị cần thiết để tính toán lượng nhiên liệu tiêu hao theo công thức (2.2) như bảng 2.1. Bảng 2.1: Các thông số ảnh hưởng đến lượng nhiên liệu tiêu hao của xe buýt B80 ηt Ap Bp Cp ih Ga f + i W 5.431 3.463 2.6 13750 2 0.89 0.103 0.009 0.033 1.747 0.02 Ns / liệu nhiên hao tiêu (lít/100Km) Lượng KG 2 1 m Vận tốc xe ( Km/h) 0.741 Với các thông số ảnh hưởng đến lượng nhiên liệu Hình 2.1: Đồ thị lượng nhiên liệu tiêu hao theo tiêu hao được ghi trong bảng 2.1 đã được xác từng cấp số truyền và vận tốc của xe Bảng 2.2: Lượng nhiên liệu tiêu hao trên từng cấp số truyền trong quá trình chuyển động của xe Cấp Vận tốc tính Quãng đường Lương nhiên liệu tiêu hao Lương nhiên liệu tiêu hao qđ số toán Va (km/h) thực tế S (m) Qđ (lít/100km) (lít)/(Skm) 1↔1 1.92 202.42 11.42 0.02 1→2 5.30 117.06 11.44 0.01 2→3 10.76 1481.82 11.59 0.17 3→4 22.19 10807.49 14.19 1.53 4→5 38.14 29255.76 21.28 6.22 5↔5 48.33 20767.72 27.87 5.79 Tổng 13.75 3
4. Trong trường hợp xe dừng tại các trạm xe Qnl30 = qđ + qt = 13.75 + 8.66 = 22.41 (lít) buýt hoặc nơi có tín hiệu đèn đỏ giao thông thì 3. Đề xuất và so sánh đánh giá các biện pháp người tài xế sẽ điều khiển xe bằng cách giảm ga giảm mức nhiên liệu tiêu hao về chế độ không tải, ngắt ly hợp, rà phanh về số Lực kéo của xe tại các cấp số truyền đã được phân và từ từ lái xe vào trạm dừng với khoảng cách từ tích và tính toán cho kết quả như bảng 3.1. xa so với trạm trung bình là 30 m và thời gian xe Bảng 3.1: Lực kéo của xe trên từng cấp số truyền chuyển động là t [10].Do đó, quãng đường xe Cấp n ∑F gt e i F (kN) cản số (rpm) h k (kN) chuyển động Sgt = 30. 128 = 3840 (m) 1 598 5.431 29.631 2.75 Thời gian xe chuyển động tgt = (tc + td).n, Với tc là 2.75 thời gian xe chuẩn bị dừng trong khoảng cách 30 2 649 3.463 19.389 3 712 1.747 10.067 2.75 m, td là thời gian xe dừng hẳn tại các trạm dừng 4 813 1 6.005 2.75 hoặc nơi có tín hiệu đèn đỏ của giao thông. n là 5 947 0.741 4.657 2.75 số lần xe dừng. Kết quả khảo sát bằng thực nghiệm cho khoảng thời gian tc = 14 (s) và td = 10 Trong đó bảng 3.1, tổng lực cản của xe ở vận tốc (s), n = 128 - 2 = 126 (lần). thấp (hay số vòng quay trục khuỷu từ ne = 598 tgt = (14 + 10).126 = 3024 (giây) = 50.4 (phút) rpm đến ne = 712 rpm) thì ∑Fcản = Ff = 2.75 (kN). Nhiên liệu tiêu hao trong quá trình giảm tốc độ và Như vậy, từ các giá trị về độ lớn của lực kéo Fk và dừng trạm xe buýt hay dừng xe tại nơi đường giao tổng lực cản ∑Fcản cho thấy lực kéo của xe trên nhau có tín hiệu đèn đỏ được tính toán trong một các cấp số truyền 1, 2, 3 lớn gấp nhiều lần so lực giờ, xác định bởi công thức tính tiêu hao nhiên cản. liệu theo thời gian. Như vậy với điều kiện địa hình bằng phẳng như N .g 41.72. 0.21 thành phố Hồ Chi Minh và đặc điểm vận hành của Q e e 10.31 (lít/h) (2.3) đ ρ 0.85 n xe buýt với vận tốc thấp (Va < 50 km/h), tổng Với Ne = 41.72 kW tại số vòng quay của động cơ trọng tải của xe chỉ đạt mức lớn nhất 15040 KG ne = 650 rpm là công suất có ích cho động cơ và thì lực kéo trên các cấp số truyền 2 và cấp số toàn hệ thống liên quan đến lượng tiêu hao nhiên truyền 3 đủ khả năng sinh ra lực kéo lớn gấp (4 – liệu. Từ đó, lượng nhiên liệu tiêu hao trong 50.4 7) lần so với tổng lực cản. Do đó để giảm mức phút là: qt = 10.31. 54.4/60 = 8.66 (lít) tiêu hao nhiên liệu bằng cách giảm lực kéo dư Như vậy tổng lượng nhiên liệu cho hành trình xe không cần thiết trên các cấp số truyền là biện pháp buýt transico B80 chạy trên tuyến số 30 cho lượt hữu hiệu và thực tiễn nhất. đi và lượt về được tính toán cho kết quả: 3.1 Biện pháp thứ nhất 4
5. Trong biện pháp giảm mức tiêu hao nhiên liệu này trong quá trình vận hành xe). Kết quả tính toán được thực hiện bằng cách giảm lực kéo dư của xe được thế hiện trong bảng 3.2 . khi bỏ qua cấp số truyền thứ nhất (không sử dụng Bảng 3.2: Lượng nhiên liệu tiêu hao của xe khi bỏ qua cấp số truyền thứ nhất 3.2 Biện pháp thứ hai Trong biện pháp giảm mức tiêu hao nhiên liệu này dụng số 2 của hộp số chỉ sử dụng từ số 3 tới số 5 được thực hiện bằng cách giảm lực kéo dư của xe trong quá trình vận hành xe. Kết quả tính toán khi bỏ qua cấp số truyền thứ hai nghĩa là không sử được thế hiện trong bảng 3.3. Bảng 3.3: Lượng nhiên liệu tiêu hao của xe khi bỏ qua cấp số truyền thứ hai 3.3 So sánh đánh giá kết quả nghiên cứu cho một hành trình 66 km là 24.42 lít. Trong khi Lượng nhiên liệu cho một hành trình 100km được đó kết quả tính toán dựa trên thói quen điều khiển công ty cung cấp với 37 lít hay lượng nhiên liệu xe của các tài xế thì lượng nhiên liệu tiêu hao đạt 5
6. mức 22.41 lít. Từ các kết quả này cho thấy lượng - Đối với biện pháp thứ hai thì lượng nhiên liệu tiết bp2 nhiên liệu tiêu hao thực tế nhỏ hơn lượng nhiên kiệm được Q tk so với lượng nhiên liệu tiêu hao liệu của công ty cung cấp. Để đánh giá tỷ lệ chênh trên thực tế. 24.42 21.70 lệch này ta thực hiện phép tính (3.1). Qbp2 .100 11 (%) tk 24.42 Qcc Qct Q tk .100 (%) (3.1) So sánh lượng nhiên liệu tiết kiệm được của hai Qcc biện pháp với lượng nhiên liệu tiết kiệm trong thực Trong đó: tế, ta có các kết quả sau: Qtk : Lượng nhiên liệu tiết kiệm giữa lượng nhiên - Lượng nhiên liệu tiết kiệm tăng hơn so với liệu cụ thể so với lượng nhiên liệu cung cấp. Qcc : Lượng nhiên liệu cung cấp. là 8.4% – 8.2% = 0.2%. Qct : Lượng nhiên liệu cụ thể. bp2 - Lượng nhiên liệu tiết kiệm Q tk tăng hơn so với tt Do đó, lượng nhiên liệu tiết kiệm Q tk trong thực tế. là 11% – 8.2% = 2.8 %. tt 24.42 22.41 Qtk .100 8.2 (%) bp 24.42 Tính toán lượng nhiên liệu tiết kiệm được q tk của Với mục đích đề tài nghiên cứu biện pháp giảm xe buýt vận hành trong một tháng. mức tiêu hao nhiên liệu của xe buýt B80 sử dụng - Khi áp dụng biện pháp thứ nhất. trong thành phố Hồ Chí Minh thì mức giảm nhiên 66km lít q bp1 30(ngày).6( ) 24.42( ). 0.2%. 9(lít) liệu của từng biện pháp phải lớn hơn lượng nhiên tk ngày 66km liệu tiết kiệm trong tình hình thực tế (8.2%) và đạt - Khi áp dụng biện pháp thứ hai. giá trị tới hạng khi bằng với lượng nhiên liệu tiêu bp2 66km lít hao định mức Q . Như vậy lượng nhiên liệu tiết q tk 30(ngày).6( ) 24.42( ). 2.8%. 123(lít) đm ngày 66km kiệm lớn nhất có thể cải thiện sẽ là lượng nhiên 4. Kết luận và hướng phát triển liệu tiết kiệm Qo của lượng nhiên liệu tiêu hao tk Qua đề nghiên cứu biện pháp giảm mức tiêu hao định mức Qđm so với lượng nhiên liệu cung cấp Qcc nhiên liệu của xe buýt transinco B80. Kết quả đạt 24.42 21.31 Q0 .100 12.7 (%) được và đóng góp chủ yếu gồm: tk 24.42 - Tính toán lượng nhiên liệu cung cấp cần thiết - Đối với biện pháp thứ nhất thì lượng nhiên liệu cho một hành trình xe buýt dựa trên khảo bp1 tiết kiệm được Q tk so với lượng nhiên liệu tiêu nghiệm trên thực tiễn về đặc điểm vận hành của hao trên thực tế. xe trên tuyến đường số 30. bp1 24.42 22.37 - Đề xuất và đánh giá so sánh biện pháp giảm Qtk .100 8.4 (%) 24.42 mức tiêu hao nhiên liệu với lượng nhiên liệu 6
7. tiêu hao trong tình hình thực tế. Kết quả cho Tài liệu tham khảo thấy lượng nhiên liệu tiết kiệm được tăng từ [1]. GS.TS. Nguyễn Tất Tiến. Nguyên lý động cơ 0.2% đến 2.8%, góp phần nâng cao hiệu quả đốt trong. Nhà xuất bản giáo dục 4 - 2009 kinh tế trong việc khai thác và sử dụng xe buýt [2]. B i Văn Ga, Quá Trình Cháy Trong Động trong thành phố Hồ Chí Minh cũng như trên cả Cơ Đốt Trong, Nhà Xuất Bản Khoa Học và nước. Kỹ Thuật Hà Nội 2002. Mặc d các kết quả đạt được và đóng góp của đề [3]. GS.TS. Nguyễn Văn hụng. Lý thuyết tính tài mang tính thực tiễn và khả thi, tuy nhiên với toán khai thác sử dụng ô tô. Trường Đại Học kinh phí cũng như thời gian có nhiều hạn chế nên Công Nghiệp Tp. HCM 1998 đề tài có phạm vi nhất định. Trong tương lai tác giả [4]. Co. Ford, USA “ Basic Engine performance hoàn thiện các phần sau: of ford”, 2013 - Tăng cường mức giảm lượng nhiên liệu tiêu hao [5]. Gerhard Stumpp, Mario Ricco. Common bằng cách kết hợp với các biện pháp khác như Rail- An Attractive Fuel Injection System for sử dụng hệ thống phun dầu điện tử, hệ thống Passenger Car DI Diesel Engine. SAE paper cung cấp không khí Turbo-charger, hệ thống No.960870,1996. điều chỉnh góc phun dầu sớm tự động [6]. Tài liệu thống kê công ty SaigonBus, 2014 - Tiến hành áp dụng trên thực tiễn các biện pháp [7]. GS.TS. Nguyễn Văn hụng. Lý thuyết Tô giảm mức tiêu hao nhiên liệu trong đề tài trong nâng cao. Trường Đại Học Công Nghiệp khoảng thời gian dài nhầm đánh giá kết quả Tp.HCM , 2013 nghiên cứu thuyết phục hơn cũng như tìm ra [8]. biện pháp tối ưu nhất cho vấn để giảm mức tiêu [9]. Phiếu khảo nghiệm số 1 hao nhiên liệu trên các loại xe. [10]. Phiếu khảo nghiệm số 2 Tp. HCM, ngày 24 tháng 3 năm 2015 7
8. BÀI BÁO KHOA HỌC THỰC HIỆN CÔNG BỐ THEO QUY CHẾ ĐÀO TẠO THẠC SỸ Bài báo khoa học của học viên có xác nhận và đề xuất cho đăng của Giảng viên hướng dẫn Bản tiếng Việt ©, TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HỒ CHÍ MINH và TÁC GIẢ Bản quyền tác phẩm đã được bảo hộ bởi Luật xuất bản và Luật Sở hữu trí tuệ Việt Nam. Nghiêm cấm mọi hình thức xuất bản, sao chụp, phát tán nội dung khi chưa có sự đồng ý của tác giả và Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP. Hồ Chí Minh. ĐỂ CÓ BÀI BÁO KHOA HỌC TỐT, CẦN CHUNG TAY BẢO VỆ TÁC QUYỀN! Thực hiện theo MTCL & KHTHMTCL Năm học 2016-2017 của Thư viện Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Tp. Hồ Chí Minh.