Nghiên cứu tính kinh tế nhiên liệu xe khách giường nằm được chế tạo và vận hành ở Việt Nam

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

1. NGHIÊN CỨU TÍNH KINH TẾ NHIÊN LIỆU XE KHÁCH GIƯỜNG NẰM ĐƯỢC CHẾ TẠO VÀ VẬN HÀNH Ở VIỆT NAM [1] KS. Vũ Xuân Trường, [2] TS. Nguyễn Hữu Hường Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành Phố Hồ Chí Minh RESEARCH ON THE ECONOMICS OF FUEL FOR SLEEPER COACH IS MANUFACTURED AND USED IN VIET NAM Vu Xuan Truong and Nguyen Huu Huong University of Technical Education Ho Chi Minh City [1] vuxuantruong@ptec.edu.vn, [2] huuhuong2001@yahoo.com Tóm tắt: Luận văn nghiên cứu tính kinh tế về tiêu hao nhiên liệu trên xe khách giường nằm được chế tạo và vận hành tại Việt Nam. Trong luận văn tác giả đã dùng phương pháp thực nghiệm sử dụng cảm biến đo lưu lượng 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 được 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 giường nằm còn được so sánh với một số xe có sử dụng động cơ có công suất tương tự. Nếu được ứng dụng rộng rãi trên ô tô, thì mỗi chiếc xe sẽ được kiểm soát về nhiên liệu một cách chặt chẽ. Từ khóa: - tính kinh tế về tiêu hao nhiên liệu. - xe khách giường nằm. - cảm biến đo lưu lượng dòng chảy. 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. Key words: - the economics of fuel. - the sleeper coach. - sensor to measure the flow of fuel.
2. 1. Giới thiệu: - Trọng lượng riêng diesel: ρn = 830 Xe khách giường nằm là phương tiện g/lít giao thông có kích thước lớn, động cơ lớn, - Suất tiêu hao nhiên liệu riêng của vì vậy có rất nhiều vấn đề cần nghiên cứu Diesel: ge = 230g/kW.h như tính ổn định, khả năng phanh, khả năng - Hệ số cản lăn: f = 0,02 2 4 quay vòng, , một trong những vấn đề rất - Hệ số cản không khí: K= 0,7 Ns /m 2 quan trọng đối với phương tiện giao thông - Gia tốc trọng trường: g = 9,8 m/s này là tính kinh tế về tiêu hao nhiên liệu của - Hiệu suất nhiệt động cơ: q = 38% xe khách giường nằm 2 tầng, tính hiệu quả - Hiệu suất cơ khí: m = 85% khi sử dụng vào điều kiện thực tế ở Việt - Hiệu suất của hệ thống truyền động: Nam. t = 87% b. Các công thức tính toán: Mục đích của đề tài là tính toán tính kinh tế của xe khách giường nằm, gồm: + Công thức 1: -Tính toán lý thuyết tiêu hao nhiên liệu Vì xe chuyển động thẳng đều, tức Pj = 0 của một số xe khách giường nằm 2 tầng tiêu và Pi = 0 , nên: ge . Pψ+Pw lít biểu. qđ = ( ) (I) 36.ρ .η 100km -Thử nghiệm thực tế xe mẫu hoạt động n Tính các lực cản Pψ và Pw: trên đường để so sánh và đánh giá. Pψ= G.f - Từ thực tế sử dụng, đề xuất một số giải 2 Pw = K.F.V pháp để nâng cao chất lượng kinh tế của xe + Công thức 2: khách giường nằm 2 tầng. lít qe = Ne.3600s/h/( qD .100) ( ) (II) Đề tài góp phần vào việc tìm hiểu sâu, rõ 100km ràng hơn về phương tiện giao thông này, Với: Ne = Nk/ q. m . t góp phần vào việc sử dụng hợp lý, hiệu quả Nk = Nψ + Nw + Nacc hơn xe khách giường nằm 2 tầng. Nψ = G.f.V 3 2. Nội dung: Nw = K.F.V N = N + N A. Tính toán lý thuyết tiêu hao nhiên acc mp ml c. Tính toán lý thuyết: liệu của một số xe khách giường nằm 2 Mobihome SAMCO Transinco tầng tiêu biểu. Loại HB 120SLD TT PRIMAS 1-5 K46 a. Một số giả thuyết: xe THACO H.45B UNIVERSE Ta sẽ tính toán tiêu hao nhiên liệu của các AUTO loại xe khách giường nằm với các giả thuyết Công như sau: 0 (I) (II) (I) (II) (I) (II) thức - Xe chạy trên đường bằng. - Xe chạy tại tay số cao nhất. 40 - Xe chạy khi đầy tải trọng. 1 km/h 35,66 30,04 35,18 28,8 35,01 29,74 - Nhiệt dung riêng của Diesel: qD = 50 34,9 MJ/lít 2 km/h 39,62 36,43 39,19 35,2 38,99 36,07
3. 60 3 Hình 1: Sơ đồ lắp đặt cảm biến DFM8. km/h 44,46 44,35 44,02 43,08 43,85 43,93 1. Lưu đồ điều khiển: 70 4 km/h 50,19 54,09 49,77 52,79 49,60 53,61 80 5 km/h 56,79 65,96 56,40 64,64 56,23 65,44 90 6 km/h 64,28 80,27 63,92 78,94 63,74 79,72 B. Thử nghiệm thực tế xe mẫu hoạt động trên đường a. Thiết bị đo tiêu hao nhiên liệu: Cảm biến DFM 8 là một loại cảm biến lưu lượng theo khối lượng có độ chính xác cao. DFM 8 chuyên dùng cho động cơ Diesel. DFM 8 hoạt động theo nguyên lý dùng cảm biến Hall đo khối lượng của dòng chảy, vì vậy cần nguồn cấp vào, cũng như cần nhiên liệu đầu vào phải được lọc trước. - Sử dụng công nghệ Differential Flowmeters với 1 đường dầu lên và 1 đường dầu hồi cho kết quả chính xác về nhiên liệu tiêu hao. 2. Sơ đồ mạch điện: - Đo mức tiêu thụ nhiên liệu của động cơ, lưu lượng từ 10 đến 260l/h. - Độ chính xác < 1%. - Nguồn điện: 5/12 VDC. - Nhiệt độ hoạt động từ -40oC đến +125oC. - Tiêu chuẩn Protection class IP 66. - Có thể lắp đặt với thiết bị truyền tín hiệu thông qua GSM, 3G, - Có thể gắn cho mọi loại máy nổ, phương tiện: xe tải, xe container (2 bồn), tàu bè, xà lan, máy phát điện v.v Hình 2: Sơ đồ mạch điện cảm biến DFM8.
4. 2. Các bước thực hiện: Bước 1: lắp đặt cảm biến. Hình 3: Board mạch hiển thị LCD 3. Màn hình LCD: Hình 6: Lắp đặt cảm biến lên động cơ. Bước 2: lắp đặt mạch hiển thị LCD. Hình 4: Phía trước màn hình LCD. Hình 7: Lắp đặt LCD lên taplo. Bước 3: Chọn các chế độ tải động cơ và tiến hành thu thập dữ liệu. 3. Kết quả thực nghiệm: 3.1. Thực nghiệm trên xe khách giường nằm SAMCO PRIMAS H.45B model 2012: Sau đây là kết quả 20 lần đo tiêu hao nhiên liệu trên xe khách 45 giường nằm SAMCO PRIMAS H.45B, với 5 dãy tốc độ và mỗi lần lấy thông số trong 1 phút. Hình 5: Phía sau màn hình LCD. b. Thực hiện thực nghiệm trên xe. 1. Đối tượng thí nghiệm: TT LOẠI XE ĐỘNG CƠ 1 SAMCO PRIMAS H.45B D6CA 380PS/1900rmp SAMCO WENDA 47 2 D6CA 380PS/1900rmp CHỖ 3 xe Containel đầu kéo 438PS
5. Bảng 1: Tiêu hao nhiên liệu trên xe Nói chung quan sát hình 4.34, ta nhìn khách 45 giường nằm. thấy khuynh hướng tăng lượng tiêu hao Tiêu hao nhiên liệu (ml) Tiêu nhiên liệu theo tốc độ xe. Tốc độ Sai số hao Giải thích: xe trung 1 2 3 4 5 trung Có được kết quả như trên hình 4.29, (km/h) bình bình nguyên nhân là tốc độ xe càng cao thì lượng 40 - 50 113 100 100 88 88 97.8 7.84 tiêu hao càng lớn, kết quả này phù hợp với 50 - 60 200 225 187 175 213 200 15.2 tài liệu [12]. 60 - 70 588 513 538 575 563 555.4 23.92 3.2. Thực nghiệm trên xe khách 47 chỗ ngồi 70 - 80 1075 988 950 1000 975 997.6 28.08 SAMCO WENDA 47 model 2012: 80 - 90 1350 1413 1475 1513 1538 1458 21.04 Sau đây là kết quả 20 lần đo tiêu hao Từ bảng 1 tiến hành vẽ ra đường gần nhiên liệu trên xe khách 47 chỗ ngồi đúng thể hiện mối liên hệ giữa tốc độ xe và SAMCO WENDA 47, với 5 dãy tốc độ và tiêu hao nhiên liệu như sau: mỗi lần lấy thông số trong 1 phút. y = 5633 – 281,1x + 4,395x2 – 0,0196x3 Bảng 2: Tiêu hao nhiên liệu trên xe Trong đó: y: tiêu hao nhiên nhiên liệu khách 47 chỗ ngồi. (ml/min) Tiêu hao nhiên liệu (ml) Tiêu Tốc độ Sai số x: tốc độ xe (km/h) hao xe trung 1 2 3 4 5 trung (km/h) bình bình 40 - 50 100 88 100 88 88 92.8 5.76 50 - 60 213 225 187 187 200 202.4 13.28 60 - 70 563 550 538 526 538 543 10.8 70 - 80 1025 913 900 950 1013 960.2 47.04 80 - 90 1300 1426 1475 1475 1313 1397.8 73.04 Từ bảng 2 tiến hành vẽ ra đường gần đúng thể hiện mối liên hệ giữa tốc độ xe và tiêu hao nhiên liệu như sau: Hình 8: Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng tốc độ y = 4988,2 – 250,82x + 3,94x2 – 0,0175x3 xe giường nằm và lượng tiêu hao nhiên liệu. Trong đó: y: tiêu hao nhiên nhiên liệu Nhận xét: (ml/min) Nhìn vào hình 8 cho thấy lượng tiêu hao x: tốc độ xe (km/h) nhiên liệu tăng khi tốc độ xe tăng lên. Đồ thị bắt đầu khi tốc độ xe ở 40-50km/h có lượng tiêu hao là 97,8 ml/min, tăng ít khi ở tốc độ 50-60km/h là 200ml/min và tăng nhanh gần như đường thẳng khi tốc độ tăng từ 60- 90km/h từ 200ml/min lên 1457,8 ml/min.
6. Bảng 3: Tiêu hao nhiên liệu trên xe Containel đầu kéo. Tiêu hao nhiên liệu (ml) Tiêu Tốc độ Sai số hao xe trung 1 2 3 4 5 trung (km/h) bình bình 40 - 50 187 213 200 225 213 207.6 11.28 50 - 60 425 375 388 388 413 397.8 16.96 60 - 70 925 875 975 863 950 917.6 38.88 70 - 80 1338 1413 1312 1388 1438 1377.8 42.24 80 - 90 1913 1925 1938 1850 1875 1900.2 30.16 Hình 9: Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng tốc độ Từ bảng 3 tiến hành vẽ ra đường gần xe khách 47 chỗ ngồi và lượng tiêu hao đúng thể hiện mối liên hệ giữa tốc độ xe và nhiên liệu. tiêu hao nhiên liệu như sau: Nhận xét: y = 5488,7 – 287,37x + 4,77x2 – 0,022x3 Nhìn vào hình 9 cho thấy lượng tiêu hao Trong đó: y: tiêu hao nhiên nhiên liệu nhiên liệu tăng khi tốc độ xe tăng lên. Đồ thị (ml/min) bắt đầu khi tốc độ xe ở 40-50km/h có lượng x: tốc độ xe (km/h) tiêu hao là 92,8 ml/min, tăng ít khi ở tốc độ 50-60km/h là 202,4ml/min và tăng nhanh gần như đường thẳng khi tốc độ tăng từ 60- 90km/h từ 202,4ml/min lên 1397,8 ml/min. Nói chung quan sát hình 9 ta nhìn thấy khuynh hướng tăng lượng tiêu hao nhiên liệu theo tốc độ xe độ xe khách 47 chỗ ngồi gần như là đường thẳng với tiêu hao khoảng 30ml cho mỗi km tốc độ tăng thêm. Giải thích: Có được kết quả như trên hình 9 ta nhìn thấy khuynh hướng tăng lượng tiêu hao Hình 10: Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng tốc độ nhiên liệu theo tốc độ xe SAMCO WENDA xe Containel đầu kéo và lượng tiêu hao 47 gần giống như trên xe SAMCO PRIMAS nhiên liệu. H.45B, do cả 2 xe đều dùng động cơ như Nhận xét: nhau là có kích thước tương đương. Nhìn vào hình 10 cho thấy lượng tiêu hao 3.3. Thực nghiệm trên xe Containel đầu kéo nhiên liệu tăng khi tốc độ xe tăng lên. Đồ thị International model 1993: bắt đầu khi tốc độ xe ở 40-50km/h có lượng Sau đây là kết quả 20 lần đo tiêu hao tiêu hao là 207,6 ml/min, tăng ít khi ở tốc độ nhiên liệu trên xe Containel đầu kéo 50-60km/h là 397,8 ml/min và tăng nhanh International model 1993, với 5 dãy tốc độ gần như đường thẳng khi tốc độ tăng từ 60- và mỗi lần lấy thông số trong 1 phút. 90km/h từ 397,8ml/min lên 1900,2 ml/min.
7. Nói chung quan sát hình 10 ta nhìn thấy + Coi vận tốc ban đầu là 40km/h, vận tốc tối khuynh hướng tăng lượng tiêu hao nhiên đa là 90km/h. liệu theo tốc độ xe Containel đầu kéo gần như là đường thẳng với tiêu hao khoảng 50ml cho mỗi km tốc độ tăng thêm. C. So sánh tiêu hao nhiên liệu của xe khách giường nằm với các xe khác: a. So sánh tiêu hao nhiên liệu của các xe thực hiện thực nghiệm: Bảng 4: Tổng hợp tiêu hao nhiên liệu trên 3 Hình 11: Chu trình thử xe thực tế. xe thực nghiệm. So sánh với các giá trị tính toán lý Tiêu hao nhiên liệu trung bình (ml/phút) thuyết: Tốc độ SAMCO SAMCO xe PRIMAS INTERNATIONAL WENDA 47 (km / H.45B model model 1993 h) model 2012 2012 40 - 50 97.8 92.8 207.6 50 - 60 200 202.4 397.8 60 - 70 555.4 543 917.6 70 - 80 997.6 960.2 1377.8 80 - 90 1457.8 1397.8 1900.2 Hình 12: So sánh tiêu hao nhiên liệu Lượng tiêu hao nhiên liệu của xe khách xe SAMCO PRIMAS H.45B qua thực 45 giường nằm và xe khách 47 chỗ ngồi là nghiệm với các giá trị tính toán lý thuyết. tương đương, do chúng có cùng động cơ + Giá trị đo theo chu trình thử xe thực tế D6CA 380Hp đồng thời có kích thước và tải có giá trị thay đổi theo vận tốc lớn hơn các trọng tối đa tương đồng. giá trị tính toán lý thuyết. b. So sánh tiêu hao nhiên liệu của xe + Tính tiêu hao nhiên liệu theo công thức khách giường nằm với tính toán lý (2) có giá trị gần với giá trị đo thực tế hơn thuyết: công thức (1). + Các giá trị thực nghiệm và tính toán lý Để so sánh lượng tiêu hao nhiên liệu đo thuyết gần giống nhau khi xe đạt vận tốc được với giá trị tính toán lý thuyết ta dựa khoảng 70km/h (tiêu hao nhiên liệu khoảng vào chu trình EUDC+ dành cho xe hạn chế 50 lít/100km). tốc độ ( ≤ 90km/h), lập chu trình kiểm tra + Lượng tiêu hao nhiên liệu của xe lượng tiêu hao nhiên liệu dựa trên giả SAMCO PRIMAS H.45B tương đối lớn thuyết: (44,48 lít/100km) so với các phương tiện + Bỏ qua tiêu hao nhiên liệu khi tăng tốc. chuyên chở khác. + Lấy tiêu hao nhiên liệu tại vận tốc trung bình thay thế cho khi xe tăng tốc.
8. D. Kết luận cần nghiên cứu thêm các vấn đề sau: a. Kết quả đạt được - Khảo sát trên các xe mới xuất xưởng Có thể đánh giá một cách chủ quan rằng và trên đường tiêu chuẩn để thực nghiệm nhiệm vụ của bài báo đã hoàn thành thể hiện chính xác hơn. ở những điểm sau: - Bộ phận hiển thị có thể lắp thêm bộ - Nghiên cứu và chế tạo thành công truyền tín hiệu để phát tín hiệu tiêu hao thiết bị đo tiêu hao nhiên liệu dùng cảm biến nhiên liệu cho bộ phận kiểm tra từ xa, từ đó DFM8. có thể xác định vị trí của xe, kiểm tra lượng - Khảo sát lượng tiêu hao nhiên liệu trên tiêu hao nhiên liệu trên từng đoạn đường đó. xe khách giường nằm và so sánh với 02 xe Áp dụng được cho hầu hết các xe kinh có công suất tương đồng. doanh vận tải tại Việt Nam với độ chính xác - Khảo sát ảnh hưởng của vận tốc xe đến cao, giá thành phải chăng. lượng tiêu hao nhiên liệu trên xe. - Kết hợp với các cảm biến, hệ thống - Qua các kết quả thực nghiệm, nếu xét kiểm soát động cơ để thực hiện hệ thống thí về lượng tiêu hao nhiên liệu thì xe khách nghiệm động cơ tổng hợp. giường nằm có lượng tiêu hao nhiên liệu tương đương với xe khách ghế ngồi sừ dụng TÀI LIỆU THAM KHẢO chung động cơ, đó là do kích thước của xe [1]- GS-TSKH Nguyễn Hữu Cẩn chủ biên, khách giường nằm chỉ lớn hơn xe ghế ngồi Lý thuyết ô tô máy kéo, NXB Khoa học Kỹ không nhiều (11940x2490x3700 so với Thuật, Hà Nội, 2005. 12170x2500x3530) thêm vào đó chúng sử [2]- GS-TSKH Nguyễn Hữu Cẩn chủ biên, dụng chung bộ khung khi được chế tạo tại Thí nghiệm ô tô, NXB Khoa học Kỹ Thuật, Việt Nam nên có khối lượng cũng tương tự Hà Nội, 2004. (16500 Kg khi toàn tải). Nếu xét theo đường [3]- Chung Thế Quang – Lưu Văn Hy – đặc tính ngoài của động cơ thì tốc độ đạt Nguyễn Phước Hậu – Huỳnh Kim Ngân – hiệu quả tiêu hao nhiên liệu tốt nhất là 80 Đỗ Tấn Dân, Nhiên liệu dầu nhờn và chất tải đến 87 km/h thì xe khách hoàn toàn không nhiệt, NXB Giao thông vân tải, Hà Nội, phù hợp với yêu cầu về giới hạn tốc độ xe 2003. tại Việt Nam. Tuy nhiên, để đánh giá tính [4]- Trần Văn Triệu – Nguyễn Đài Lê, Giáo kinh tế của xe khách giường nằm còn phải trình Nhiên liệu và Dầu Mỡ, NXB Hà Nội, xét đến nhiều yếu tố khác như tính phù hợp Hà Nội, 2005. với điều kiện đường xá tại Việt Nam, các [5]- điều kiện an toàn về độ ổn định khi quay dinh-2958-2013-QD-UBND-dinh-muc-tieu- vòng, hiệu quả phanh, giá thành vận chuyển, hao-nhien-lieu-o-to-su-dung-ngan-sach-Ha- mà luận văn chưa nghiên cứu đến. Giang-vb220608.aspx b. Hướng phát triển đề tài [6]- Marc Ross, Fuel efficiency and the Do điều kiện của thực nghiệm và những physicsof automobiles, University of yếu tố khác tác động từ bên ngoài nên bài Michigan, USA, 2004. báo còn nhiều vấn đề chưa khảo sát. Để phát [7]- National Academy of Sciences, triển thêm và đưa vào ứng dụng thực tiễn, Technologies and approaches to reducing
9. the fuel consumption of medium- and heavy-duty vehicles, USA, 2010. [8]- Dr. Daniel A. Crowl, Theoretical Fuel Consumption and Power, Michigan Technological University, USA, 2010. [9]- National Academy of Sciences, Automotive Fuel Economy “HOW FAR SHOULD WE GO?”, USA, 1992. [10]- B. M. БEЛЯEB (và các cộng sự ). Aвтoмoбили - Иcпытaния. Bышзйшaя шкoлa, Mинcк, 1991. [11]- James Larminie, John Lowry, Electric Vehicle Technology Explained. John Wiley & Sons Ltd, England, 2003. [12]- Cummins MPG Guide, Secrets of Better Fuel Economy, Cummins, USA, 2007. Thông tin liện hệ tác giả chính (người chịu trách nhiệm bài viết): Họ tên: VŨ XUÂN TRƯỜNG Đơn vị: Trường CĐ KT KT Phú Lâm Điện thoại: 0903085278 Email: vuxuantruong@hotec.edu.vn XÁC NHẬN CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN PGS.TS. NGUYỄN HỮU HƯỜNG
10. 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.