Nghiên cứu ảnh hưởng của các thông số cấu tạo và vận hành tới tiêu hao nhiên liệu trên ô tô ngành công nghệ kỹ thuật ô tô

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP
NGÀNH CƠNG NGHỆ KỸ THUẬT Ô TÔ

NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC THÔNG
SỐ CẤU TẠO VÀ VẬN HÀNH TỚI TIÊU HAO
NHIÊN LIỆU TRÊN Ô TÔ

GVHD: TS. LÂM MAI LONG
SVTH: HỒ TRỌNG CƯỜNG
TRƯƠNG QUỐC DIỄN

SKL 0 0 7 9 6 2

Tp. Hồ Chí Minh, tháng 07/2017


TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC



ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC THÔNG SỐ
CẤU TẠO VÀ VẬN HÀNH TỚI TIÊU HAO NHIÊN LIỆU
TRÊN Ô TÔ

SVTH: HỒ TRỌNG CƯỜNG
MSSV: 13145043
SVTH: TRƯƠNG QUỐC DIỄN
MSSV: 13145052
GVHD: TS. LÂM MAI LONG

Tp. Hồ Chí Minh, tháng 07 năm 2017


TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC



ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Chuyên ngành: Công nghệ Kỹ thuật ô tô

Tên đề tài:

NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC THÔNG SỐ CẤU
TẠO VÀ VẬN HÀNH TỚI TIÊU HAO NHIÊN LIỆU
TRÊN Ô TÔ
SVTH: HỒ TRỌNG CƯỜNG
MSSV: 13145043
SVTH: TRƯƠNG QUỐC DIỄN
MSSV: 13145052
GVHD: TS. LÂM MAI LONG

Tp. Hồ Chí Minh, tháng 07 năm 2017

TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

TP. HỒ CHÍ MINH

Độc Lập – Tự Do – Hạnh Phúc

KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC
TP. Hồ Chí Minh, ngày tháng 07 năm 2017

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Họ tên sinh viên: 1. Hồ Trọng Cường
2. Trương Quốc Diễn

MSSV: 13145043
MSSV: 13145052

Chuyên ngành: Công nghệ Kỹ thuật ô tô

Mã ngành đào tạo: 52510205

Hệ đào tạo: Đại học Chính quy

Mã hệ đào tạo: 1

Khóa: 2013-2017

Lớp: 131451

1. Tên đề tài:
“NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC THÔNG SỐ CẤU TẠO VÀ VẬN
HÀNH TỚI TIÊU HAO NHIÊN LIỆU TRÊN Ô TÔ”
2. Nhiệm vụ đề tài:
- Nghiên cứu lý thuyết về tiêu hao nhiên liệu và phương pháp xác định tiêu hao nhiên
liệu.
- Xác định tiêu hao nhiên liệu khi chuyển động đều cho một xe cụ thể.
- Tính tốn phân tích ảnh hưởng của các thông số cấu tạo và vận hành chủ yếu ảnh
hưởng đến tiêu hao nhiên liệu.
- Kết luận.
3. Sản phẩm của đề tài:
- Luận văn trình bày theo quy định.
- 2 đĩa CD
4. Ngày giao nhiệm vụ đề tài: 27/03/2017
5. Ngày hồn thành nhiệm vụ: 25/07/2017

TRƯỞNG BỘ MƠN

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN


TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

KHOA CƠ KHÍ ĐƠNG LỰC

Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

Bộ môn: ……………………....

PHIẾU NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
(Dành cho giảng viên hướng dẫn)
Họ và tên sinh viên: Hồ Trọng Cường.

MSSV: 13145043

Hội đồng:……

Họ và tên sinh viên: Trương Quốc Diễn.

MSSV: 13145052

Hội đồng:……

Tên đề tài: “NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC THÔNG SỐ CẤU TẠO VÀ VẬN
HÀNH TỚI TIÊU HAO NHIÊN LIỆU TRÊN Ô TÔ”
Ngành đào tạo: Cơng nghệ Kỹ thuật Ơ tơ
Họ và tên GV hướng dẫn: ...............................................................................................................
Ý KIẾN NHẬN XÉT
1. Nhận xét về tinh thần, thái độ làm việc của sinh viên (không đánh máy)
...................................................................................................................................................................................
...................................................................................................................................................................................
...................................................................................................................................................................................
...................................................................................................................................................................................

2. Nhận xét về kết quả thực hiện của ĐATN(không đánh máy)
2.1.Kết cấu, cách thức trình bày ĐATN:
...................................................................................................................................................................................

...................................................................................................................................................................................
...................................................................................................................................................................................
...................................................................................................................................................................................
...................................................................................................................................................................................

2.2 Nội dung đồ án:
(Cơ sở lý luận, tính thực tiễn và khả năng ứng dụng của đồ án, các hướng nghiên cứu có thể tiếp tục phát triển)
...................................................................................................................................................................................
...................................................................................................................................................................................
...................................................................................................................................................................................
...................................................................................................................................................................................
...................................................................................................................................................................................

2.3.Kết quả đạt được:
...................................................................................................................................................................................


...................................................................................................................................................................................
...................................................................................................................................................................................
...................................................................................................................................................................................
...................................................................................................................................................................................

2.4. Những tồn tại (nếu có):
...................................................................................................................................................................................
...................................................................................................................................................................................
...................................................................................................................................................................................
...................................................................................................................................................................................
...................................................................................................................................................................................

3. Đánh giá:

1.

2.

Điểm
tối đa

Mục đánh giá

TT

Hình thức và kết cấu ĐATN

Điểm đạt
được

30

Đúng format với đầ y đủ cả hình thức và nội dung của các mục

10

Mục tiêu, nhiệm vụ, tổng quan của đề tài

10

Tính cấp thiết của đề tài

10

Nội dung ĐATN

50

Khả năng ứng dụng kiến thức toán học, khoa học và kỹ thuật,
khoa học xã hợi…

5

Khả năng thực hiện/phân tích/tổng hợp/đánh giá

10

Khả năng thiết kế chế tạo một hệ thống, thành phần, hoặc quy
trình đáp ứng yêu cầu đưa ra với những ràng buộc thực tế.

15

Khả năng cải tiến và phát triển

15

Khả năng sử dụng công cụ kỹ thuật, phần mềm chuyên ngành…

5

3.

Đánh giá về khả năng ứng dụng của đề tài

10

4.

Sản phẩm cụ thể của ĐATN

10

Tổng điểm

100

4. Kết luận:
 Được phép bảo vệ
 Không được phép bảo vệ
TP.HCM, ngày

tháng 07 năm 2017

Giảng viên hướng dẫn
((Ký, ghi rõ họ tên)


TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC

Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

Bộ môn: ……………………....

PHIẾU NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
(Dành cho giảng viên phản biện)
Họ và tên sinh viên: Hồ Trọng Cường.

MSSV: 13145043

Hội đồng:……

Họ và tên sinh viên: Trương Quốc Diễn.

MSSV: 13145052

Hội đồng:……

Tên đề tài: “NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC THÔNG SỐ CẤU TẠO VÀ VẬN
HÀNH TỚI TIÊU HAO NHIÊN LIỆU TRÊN Ô TÔ”
Ngành đào tạo: Cơng nghệ Kỹ thuật Ơ tơ
Họ và tên GV phản biện: (Mã GV) ..................................................................................................
Ý KIẾN NHẬN XÉT
1. Kết cấu, cách thức trình bày ĐATN:
...................................................................................................................................................................................
...................................................................................................................................................................................
...................................................................................................................................................................................

2. Nội dung đồ án:
(Cơ sở lý luận, tính thực tiễn và khả năng ứng dụng của đồ án, các hướng nghiên cứu có thể tiếp tục phát triển)

...................................................................................................................................................................................
...................................................................................................................................................................................
...................................................................................................................................................................................
...................................................................................................................................................................................

3. Kết quả đạt được:
...................................................................................................................................................................................
...................................................................................................................................................................................
...................................................................................................................................................................................
...................................................................................................................................................................................

4. Những thiếu sót và tồn tại của ĐATN:
...................................................................................................................................................................................
...................................................................................................................................................................................
...................................................................................................................................................................................
...................................................................................................................................................................................

5. Câu hỏi:
.................................................................................................................................................................................


.................................................................................................................................................................................
.................................................................................................................................................................................
.................................................................................................................................................................................
.................................................................................................................................................................................
.................................................................................................................................................................................
.................................................................................................................................................................................
.................................................................................................................................................................................
.................................................................................................................................................................................
.................................................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................................................
.................................................................................................................................................................................

6. Đánh giá:

1.

2.

Điểm
tối đa

Mục đánh giá

TT

Hình thức và kết cấu ĐATN

Điểm đạt
được

30

Đúng format với đầ y đủ cả hình thức và nội dung của các mục

10

Mục tiêu, nhiệm vụ, tổng quan của đề tài

10

Tính cấp thiết của đề tài

10

Nội dung ĐATN

50

Khả năng ứng dụng kiến thức toán học, khoa học và kỹ thuật, khoa
học xã hợi…

5

Khả năng thực hiện/phân tích/tổng hợp/đánh giá

10

Khả năng thiết kế, chế tạo một hệ thống, thành phần, hoặc quy trình
đáp ứng yêu cầu đưa ra với những ràng buộc thực tế.

15

Khả năng cải tiến và phát triển

15

Khả năng sử dụng công cụ kỹ thuật, phần mềm chuyên ngành…

5

3.

Đánh giá về khả năng ứng dụng của đề tài

10

4.

Sản phẩm cụ thể của ĐATN

10

Tổng điểm

100

7. Kết luận:
 Được phép bảo vệ
 Không được phép bảo vệ
TP.HCM, ngày

tháng 07 năm 2017

Giảng viên phản biện
((Ký, ghi rõ họ tên)


TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC

XÁC NHẬN HỒN THÀNH ĐỒ ÁN
Tên đề tài: “NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC THÔNG SỐ CẤU TẠO VÀ
VẬN HÀNH TỚI TIÊU HAO NHIÊN LIỆU TRÊN Ô TÔ”
Họ và tên Sinh viên: Hồ Trọng Cường
Trương Quốc Diễn

MSSV: 13145043
MSSV: 13145052

Ngành: Công nghệ Kỹ thuật ô tô

Sau khi tiếp thu và điều chỉnh theo góp ý của Giảng viên hướng dẫn, Giảng viên phản
biện và các thành viên trong Hội đồng bảo vệ. Đồ án tốt nghiệp đã dược hoàn chỉnh đúng
theo yêu cầu về nội dung và hình thức.

Chủ tịch Hội đồng:

Giảng viên hướng dẫn:

Giảng viên phản biện:

Tp. Hồ Chí Minh, ngày tháng 07 năm 2017


LỜI CẢM ƠN

Nhóm sinh viên thực hiện đề tài xin được gửi lời cảm ơn sâu sắc nhất đến thầy giáo
– Ths LÂM MAI LONG là giảng viên môn Lý thuyết ô tô và Dao động tiếng ồn và cũng

là người trực tiếp hướng dẫn chúng em thực hiện đề tài này. Trong suốt quá trình thực hiện
đề tài thầy ln tận tình quan tâm theo dõi tiến độ thực hiện đề tài và đưa ra những chỉ dẫn
cần thiết thơng qua các buổi báo cáo tiến độ nhằm có những chỉnh sửa kịp thời và phù hợp
để nâng cao kết quả của đề tài.
Nhóm sinh viên thực hiện đề tài cũng xin gửi lời cảm ơn chân thành và sâu sắc nhất
đến tất cả các quý Thầy, quý Cô trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp.HCM nói chung
và cũng như q Thầy, q Cơ khoa Cơ khí động lực nói riêng đã ln tận tình giảng dạy,
giúp đỡ và nhiệt tình chỉ dẫn cho chúng em trong suốt quá trình học tập tại trường Đại học
Sư Phạm Kỹ Thuật Tp.HCM cũng như thực hiện tốt đề tài được giao.
Trong suốt quá trình làm đề tài này, chắc chắn chúng em khơng tránh khỏi những sai
sót, kính mong q Thầy, q Cơ và các bạn góp ý, hướng dẫn thêm để đề tài được hồn
thiện hơn.
Lời cuối, cho nhóm sinh viên thực hiện đề tài xin được chúc Ths. LÂM MAI LONG
cùng với các quý Thầy, quý Cô được nhiều sức khỏe, hạnh phúc và vui vẻ để còn chấp
cánh cho các thế hệ đàn em trong tương lai.
Nhóm sinh viên thực hiện xin chân thành CẢM ƠN!


TÓM TẮT ĐỒ ÁN
Đề tài “Nghiên cứu ảnh hưởng của các thông số cấu tạo và vận hành tới tiêu hao
nhiên liệu trên ô tô” giúp chúng em nghiên cứu cũng như có thể hiểu biết thêm về các
thơng số cấu tạo, vận hành ảnh hưởng tới tiêu hao nhiên liệu của xe. Đề tài cũng giúp chúng
em có thể tính tốn mức độ tiêu hao nhiên liệu trên xe ơ tơ theo một phương pháp mới và
có độ chính xác cao hơn, cũng như tìm ra phương pháp để tính tốn thiết kế, chế tạo động
cơ và chỉ ra các phương pháp giúp cải tiến xe, giúp xe tiết kiệm nhiên liệu nhất.
Trong đề tài, ngoài những cơ sở lý thuyết về các thông số cấu tạo cũng như vận hành
của xe cịn có các phần tính tốn thực tế để làm rõ thêm đề tại. Mà cụ thể là lấy các dữ liệu
cũng như thông tin từ xe Toyota 86GT 2013 để làm rõ thêm về sự ảnh hưởng của các thông
số đến tiêu hao nhiên liệu của xe.
Đề tài gồm những nội dung cơ bản là những phần như sau:

+ Phân tích đặc tính của động cơ và các lực tác dụng lên ô tô
+ Nêu ra cơ sở lý thuyết các thông số cấu tạo và vận hành của xe
+ Nêu ra lý thuyết về tiêu hao nhiên liệu trên ơ tơ
+ Tính tốn tiêu hao nhiên liệu trên mẫu xe thực tế Toyota GT86 2013
+ Nghiên cứu ảnh hưởng của các thông số cấu tạo và vận hành tới tiêu hao nhiên liệu trên
ô tô
+ Kết luận các thông số cấu tạo và vận hành ảnh hưởng như thế nào đến tiêu hao nhiên liệu
của xe và đưa ra đề xuất thực hiện cũng như hướng khắc phục, phòng tránh giúp xe tiết
kiệm nhiên liệu nhất.


MỤC LỤC
Trang
Lời cảm ơn .......................................................................................................................
Tóm tắt .............................................................................................................................
Mục lục ............................................................................................................................
Danh mục các chữ viết tắt và kí hiệu ...............................................................................
Danh mục các hình ...........................................................................................................
Danh mục các bảng ..........................................................................................................
Chương 1. TỔNG QUAN .............................................................................................. 1
1.1. Lý do chọn đề tài ..................................................................................................... 1
1.2. Mục đích nghiên cứu ............................................................................................... 1
1.3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu .......................................................................... 1
Chương 2. ĐẶC TÍNH ĐỘNG CƠ VÀ CÁC LỰC TÁC DỤNG LÊN Ơ TƠ .......... 2
2.1. Phân tích đặc tính động cơ đốt trong và đặc tính kinh tế nhiên liệu .................. 2
2.1.1. Phân tích đặc tính động cơ đốt trong .................................................................. 2
2.1.1.1. Đối với động cơ xăng ................................................................................... 5
2.1.1.2. Đối với động cơ diesel ................................................................................. 6
2.1.1.3. Phân tích đồ thị đặc tính ngồi ..................................................................... 6
2.1.1.4. Xây dựng đồ thị đặc tính ngồi .................................................................... 8

2.1.2. Phân tích đăc tính kinh tế nhiên liệu ................................................................... 9
2.2. Các lực tác dụng lên ô tô trong trường hợp chuyển động tổng quát .................. 9
Chương 3. LÝ THUYẾT VỀ TIÊU HAO NHIÊN LIỆU TRÊN Ô TÔ .................... 18
3.1. Khái niệm về tiêu hao nhiên liệu và phương trình tiêu hao nhiên liệu .............. 18
3.1.1. Khái niệm về tiêu hao nhiên liệu trên ô tô .......................................................... 18
3.1.2. Phương trình tiêu hao nhiên liệu trên ơ tơ .......................................................... 18
3.2. Phương pháp tính tốn tiêu hao nhiên liệu theo lý thuyết, theo thực nghiệm ... 21
3.2.1. Mức độ sử dụng công suất của ộng cơ ............................................................... 21
3.2.2. Phương pháp tính tốn tiêu hao nhiên liệu theo lý thuyết .................................. 23
3.2.3. Phương pháp tính tốn tiêu hao nhiên liệu theo thực tế ..................................... 29
Chương 4. TÍNH TOÁN TIÊU HAO NHIÊN LIỆU THEO LÝ THUYẾT CHO
MỘT MẪU XE THỰC TẾ ............................................................................................ 32
4.1. Phương pháp thực hiện tính tốn tiêu hao nhiên liệu cho ơ tơ ........................... 32
4.2. Tính tốn tiêu hao nhiên liệu theo lý thuyết cho một mẫu xe thực tế ................. 38


Chương 5. NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC THÔNG SỐ CẤU TẠO VÀ
VẬN HÀNH TỚI TIÊU HAO NHIÊN LIỆU CỦA Ô TÔ ......................................... 47
5.1. Nghiên cứu ảnh hưởng của các thông số cấu tạo tới tiêu hao nhiên liệu trên ô tô
.................................................................................................................................... 47
5.1.1. Nghiên cứu ảnh hưởng của hiệu suất hệ thống truyền lực đến tiêu hao nhiên liệu
ô tô ...................................................................................................................... 47
5.1.2. Nghiên cứu ảnh hưởng của tỷ số truyền đến tiêu hao nhiên liệu ô tô ................ 53
5.1.3. Nghiên cứu ảnh hưởng của áp suất khí trong lốp đến tiêu hao nhiên liệu ô tô .. 57
5.1.4. Nghiên cứu ảnh hưởng của hình dạng khí động học của xe đến tiêu hao nhiên
liệu ô tô ............................................................................................................... 62
5.2. nghiên cứu ảnh hưởng của các thông số vận hành tới tiêu hao nhiên liệu trên ô
tô ................................................................................................................................ 67
5.2.1. Nghiên cứu ảnh hưởng của vận tốc đến tiêu hao nhiên liệu ô tô ......................... 67
5.2.2. Nghiên cứu ảnh hưởng của các thông số môi trường đến tiêu hao nhiên liệu ô tô

............................................................................................................................. 71
5.2.2.1. Tính tốn với lực cản lăn thay đổi ................................................................ 73
5.2.2.2. Tính tốn với các góc dốc mặt đường .......................................................... 76
5.2.3. Nghiên cứu ảnh hưởng của tải trọng đến tiêu hao nhiên liệu ô tô ...................... 82
Chương 6. KẾT LUẬN .................................................................................................. 88
TÀI LIỆU THAM KHẢO ..............................................................................................
PHỤ LỤC .........................................................................................................................


DANH MỤC KÝ HIỆU VÀ ĐƠN VỊ
Đại lượng

Ký hiệu

Đơn vị

Hệ số chuyển đổi giữa 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

ω

rad / s

Số vòng quay

n

vg / ph

Gia tốc

j

m / s2

Gia tốc góc

ε

rad / s2

Lực

F

N

1N ≈ 0,1kG

Trọng lượng

G

N

10 3N ≈ 10 2kG ≈ 0,1tấn

Khối lượng

m

Kg

Áp suất

q

N / m2

1N / m2 = 1Pa = 10 -5kG / cm2

Ứng suất

σ

N / m2

1MN / m2 ≈ 10 kG / cm2

Mômen quay

M

Nm

1Nm ≈ 10 kGcm ≈ 0,1 kGm

Công

L

J

1J = 1Nm ≈ 0,1 kGm

Công suất

N

W

1W = 1J/s ≈ 0,1 kGm/s

1W ≈ 1/736 m.l (mã lực)

Nhiệt độ

T

0K

T = t + 2730
(T: độ Kenvin, t: độ Xenxiut)

Nhiệt lượng

Q

J

1J ≈ 2,4.10-3 kcal

Nhiệt dung riêng

C

J / kgđộ

1J/kgđộ ≈ 2,4.10-3kcal/kgđộ

Thời gian

t

S


DANH MỤC HÌNH VÀ BẢNG
Trang
Hình 2.1: Đồ thị đặc tính ngồi động cơ ........................................................................ 4
Hình 2.2: Đường đặc tính ngồi động cơ xăng .............................................................. 5
Hình 2.3: Đồ thị đặc tính ngồi động cơ Diezel ............................................................. 6
Hình 2.4: Sơ đồ các lực và mômen tác dụng lên ôtô khi chuyển động lên dốc .............. 10
Hình 3.1: Đồ thị cơng suất, momen, suất tiêu hao nhiên liệu có ích của động cơ ................. 20
Hình 3.2: Đồ thị đặc tính tải trọng của động cơ (𝑛𝑒′′′ < 𝑛𝑒′′ < 𝑛𝑒′ ) ................................. 23
Hình 3.3: Đồ thị cân bằng công suất của ôtô ứng với các hệ số cản  khác nhau của mặt
đường ............................................................................................................................... 25
Hình 3.4: Đồ thị đặc tính tiêu hao nhiên liệu của ơtơ khi chuyển động ổn định ............ 26
Hình 3.5: Đồ thị ô tô chuyển động gia tốc – lăn trơn ..................................................... 29
Hình 3.6: Đồng hồ hiển thị tốc độ xe ............................................................................... 29
Hình 3.7: Xe đang tiếp thêm nhiên liệu ........................................................................... 30
Hình 4.1: Ý nghĩa các thơng số trên lốp xe ..................................................................... 34
Hình 4.2: Đồ thị hệ số ảnh hưởng đến mức độ sử dụng cơng suất ................................. 36
Hình 4.3: Đồ thị hệ số ảnh hưởng đến tốc độ giới hạn của động cơ e ......................... 37
Hình 4.4: Đồ thị đặc tính tiêu hao nhiên liệu của ơ tơ khi xe chuyển động ổn định ...... 38
Hình 4.5: Đồ thị đặc tính ngồi của động cơ ................................................................. 39
Hình 4.6: Hình vẽ biểu diễn các thơng số kích thước bên ngồi của xe ......................... 39
Hình 4.7: Đồ thị cân bằng công suất của ô tô ở tay số 6 ứng với 6 loại đường có hệ số cản
lăn khác nhau ................................................................................................................... 42
Hình 4.8: Đồ thị tiêu hao nhiên liệu ở tay số 6 ứng với 6 loại đường ............................ 46


Hình 5.1: Đồ thị cân bằng cơng suất cho tay số 4,5,6 .................................................... 49

Hình 5.2: Đồ thị tiêu hao nhiên liệu ở tay số 4 ứng với ba giá trị hiệu suất của hệ thống
truyền lực ......................................................................................................................... 50
Hình 5.3: Đồ thị tiêu hao nhiên liệu ở tay số 5 ứng với ba giá trị hiệu suất của hệ thống
truyền lực ......................................................................................................................... 51
Hình 5.4: Đồ thị tiêu hao nhiên liệu của tay số 6 ứng với ba giá trị hiệu suất của hệ thống
truyền lực ......................................................................................................................... 52
Hình 5.5: Đồ thị cân bằng công suất theo vận tốc của ô tô ............................................ 56
Hình 5.6: Đồ thị tiêu hao nhiên liệu của ơ tơ .................................................................. 56
Hình 5.7: Áp suất khí trong lốp xe ô tô ........................................................................... 58
Hình 5.8: Đồ thị cân bằng công suất ơ tơ theo thay đổi của áp suất khí trong lốp ở tay số
1&2 .................................................................................................................................. 60
Hình 5.9: Đồ thị tiêu hao nhiên liệu theo thay đổi của áp suất khí trong lốp ở tay số 1 . 61
Hình 5.10: Đồ thị tiêu hao nhiên liệu theo thay đổi của áp suất khí trong lốp ở tay số 2
........................................................................................................................................... 62
Hình 5.11: Hình vẽ biểu diễn hình dạng của khí động lực học của xe ........................... 63
Hình 5.12: Đồ thị cân bằng công suất ô tô tay số 4,5 ứng với sự thay đổi diện tích mặt cản
gió .................................................................................................................................... 65
Hình 5.13: Đồ thị tiêu hao nhiên liệu ở tay số 4 với diện tích cản gió khác nhau ......... 66
Hình 5.14: Đồ thị tiêu hao nhiên liệu ở tay số 5 với diện tích cản gió khác nhau ......... 66
Hình 5.15: Đồ thị cân bằng cơng suất ơ tơ ..................................................................... 70
Hình 5.16: Đồ thị tiêu hao nhiên liệu ảnh hưởng bởi tỷ số truyền của ơ tơ ................... 70
Hình 5.17: Đồ thị cân bằng công suất ô tô ở tay số 6 ứng với 6 loại đường có hệ số cản
lăn khác nhau ................................................................................................................... 74


Hình 5.18: Đồ thị tiêu hao nhiên liệu ở tay số 6 ứng với 6 loại đường .......................... 75
Hình 5.19: Đồ thị cân bằng công suất ô tô ở 6 tay số ứng với 3 mặt đường có góc dốc thay
đổi 10,20,30 độ ................................................................................................................ 77
Hình 5.20: Đồ thị cân bằng công suất ô tô tay số 1 ứng với 3 mặt đường có góc dốc thay
đổi 10,20,30 độ ................................................................................................................ 78

Hình 5.21: Đồ thị cân bằng công suất ô tô tay số 2 ứng với 3 mặt đường có góc dốc thay
đổi 10,20,30 độ ................................................................................................................ 79
Hình 5.22: Đồ thị cân bằng công suất ô tô tay số 3 ứng với mặt đường có góc dốc 10 độ
........................................................................................................................................... 79
Hình 5.23: Đồ thị tiêu hao nhiên liệu ở 4 tay số ứng với 3 mặt đường có góc dốc 10,20,30
độ ...................................................................................................................................... 80
Hình 5.24: Đồ thị tiêu hao nhiên liệu tay số 1 với góc dốc mặt đường thay đổi ............. 81
Hình 5.25: Đồ thị tiêu hao nhiên liệu tay số 2 với góc dốc mặt đường thay đổi ............. 82
Hình 5.26: Đồ thị cân bằng công suất động cơ ở tay số 6 với 3 tải trọng của xe .......... 86
Hình 5.27: Đồ thị tiêu hao nhiên liệu ở tay số 6 với 3 tải trọng khác nhau của ô tô ..... 87
Bảng 2.1: Hệ số cản và diện tích cản khơng khí ............................................................. 15
Bảng 4.1: Bảng hệ số cản lăn f0 ứng với V <= 80km/h .................................................. 40


Chương 1. TỔNG QUAN
1.1. Lý do chọn đề tài
Ngày nay, bên cạnh tiêu chí mua xe tốt, đẹp, sang trọng thì yêu cầu về vấn đề nhiên
liệu cũng được đặt lên hàng đầu. Thế nhưng vấn đề đặt ra ở đây là làm sao chúng ta có thể
biết được cách nào giúp xe tiết kiệm nhiên liệu và có tuổi thọ cao nhất. Do đó, điều quan
trọng bây giờ là chúng ta cần phải biết được các yếu tố nào ảnh hưởng đến tiêu hao nhiên
liệu trên ô tô. Từ đó đề ra hướng khắc phục cũng như tránh các tác nhân hay tình trạng
xấu ảnh hưởng đến tiêu hao nhiên liệu của xe. Hiểu được lý do đó, nhóm sinh viên chúng
em đã chọn và thực hiện đề tài “Nghiên cứu ảnh hưởng của các thông số cấu tạo và
vận hành tới tiêu hao nhiên liệu trên xe”.
1.2. Mục đích nghiên cứu
Đề tài sẽ giúp chúng ta hiểu biết thêm về các bộ phận chính trên xe và các nguyên
nhân do chủ quan của người lái hay do ảnh hưởng của các thông số môi trường gây ra mà
đã làm cho xe tiêu hao nhiên liệu cao. Tính tốn phân tích ảnh hưởng của các thơng số
cấu tạo và vận hành tới tiêu hao nhiên liệu của ô tô. Từ đó đưa ra kết luận giúp chúng ta
hiểu biết thêm, nắm rõ thơng thơng tin, tính chất các yếu tố ấy để rồi phịng tránh và khắc

phục giúp có hướng giải quyết tối ưu nhất giúp cho xe tiết kiệm nhiên liệu tối đa và tăng
tuổi thọ động cơ cũng như các chi tiết, bộ phận trên xe.
1.3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
Đối tượng nghiên cứu chủ yếu là về cấu tạo của xe, các bộ phận trên xe, thiết kế xe
hay các lực tác dụng lên xe sẽ gây ra ảnh hưởng đến tiêu hao nhiên liệu ô tô. Nghiên cứu
về cách thức vận hành của xe ô tô (như vận tốc xe, tải trọng xe,…), hay do trình độ của
người lái và khả năng xử lý các tình huống khi lái xe. Và nghiên cứu ảnh hưởng của các
yếu tố từ mơi trường cũng có tác động không kém đến tiêu hao nhiên liệu trên xe. Và sau
khi chúng ta đã nghiên cứu và nắm bắt các nguyên nhân theo lý thuyết thì sẽ áp dụng để
tính tiêu hao nhiên liệu trên một xe ơ tô thực tế cụ thể là Toyota GT86 2013 để hiểu rõ
hơn.

1


Chương 2.
ĐẶC TÍNH ĐỘNG CƠ VÀ CÁC LỰC TÁC DỤNG LÊN Ơ TƠ
2.1. Phân tích đặc tính động cơ đốt trong và đặc tính kinh tế nhiên liệu
2.1.1. Phân tích đặc tính động cơ đốt trong
Để xác định được lực hoặc mômen tác dụng lên các bánh xe chủ động của ơ tơ,
chúng ta cần phải nghiên cứu đặc tính cơng suất của động cơ đốt trong loại piston. Đặc
tính công suất mô tả quan hệ giữa công suất Pe và hai thành phần của nó là mơmen Me và
tốc độ góc ωe (hay số vịng quay ne). Thơng thường nó được biểu diễn qua đặc tính tốc độ
của mơmen Me(ωe) hay đặc tính tốc độ của cơng suất Pe(ωe) .
Mối quan hệ giữa Pe, Me, ωe được biểu diễn theo công thức:
Pe = Meωe

[kW]

(2.1)

Với :
Me - Mômen xoắn của động cơ [N.m].
Pe - Công suất của động cơ [kW].
ωe - Vận tốc góc của động cơ [Rad/s].
Thơng thường chúng ta hay sử dụng đặc tính Pe, Me(ωe) khi động cơ làm việc ở chế
độ cung cấp nhiên liệu lớn nhất, thường gọi là đặc tính ngồi.
Chế độ danh định là một điểm trên đặc tính ngồi, thơng thường ứng với cơng suất
cực đại, lúc đó các thơng số có ký hiệu: Pemax, MeP , ωPe . Chế độ mômen xoắn cực đại ứng
với các thông số Pem , Memax , ωm
e và ta có một khái niệm sau đây:
* Hệ số đàn hồi (thích ứng) của động cơ theo mômen:
Ở đây:

Km =

Memax

(2.2)

p

Me

Memax – Mômen xoắn cực đại của động cơ.
Km – Hệ số thích ứng của động cơ theo mơmen.
Đối với từng loại động cơ, hệ số thích ứng theo mơmen có giá trị như sau:
2

–

Động cơ xăng: Km = 1,1 ÷ 1,35

–

Động cơ diesel khơng có phun đậm đặc: Km = 1,1 ÷ 1,15

–

Động cơ diesel có phun đậm đặc: Km = 1,1 ÷1,25

* Hệ số đàn hồi (thích ứng) theo tốc độ:
Km =

ωm
e

(2.3)

p

ωe

Ở chế độ danh định khi biết Km thì:
Memax = K m MeP = K m

Pemax
ωP
e

(2.4)

Ta xây dựng đường đặc tính bằng cách thử động cơ trên bệ thử trong các điều kiện
thử xác định, nhưng công suất động cơ trên bệ thử khác với công suất sử dụng thực tế của
động cơ đặt trên xe. Vì vậy ta đưa ra thơng số hệ số cơng suất hữu ích hP :
P = P ′ hP
Trong đó:
P’– cơng suất thử.
P – cơng suất thực tế.
Với: hP = h′P . h′′P
Trong đó :
h′P = 0,92 ÷ 0,96 – Đặc trưng cho sai biệt công suất do thay đổi một số trang bị
của động cơ khi thử.
h′′P – Đặc trưng cho ảnh hưởng của môi trường khi thử.
–

Động cơ diesel:

–

Động cơ xăng: h′′
P =

h′′P = 1
q
0,101

√

293
273+t

Với: q (MPa), t (0C) là áp suất và nhiệt độ phịng thử.
Phân tích đặc tính ngồi động cơ

3


Hình 2.1: Đồ thị đặc tính ngồi động cơ.
Đường đặc tính tốc độ ngồi gọi tắt là đặc tính ngồi của động cơ, ứng với nhiên
liệu đươc cung cấp hoàn toàn.
+ nemin – Tốc độ tối thiểu mà động cơ làm việc ổn định khi phụ tải đạt 100% (nemin
= (0,15 ÷ 0,20)ne - đối với động cơ xăng và nemin = (0,50 ÷ 0,60)nhc đối với động cơ diesel).
+ nM
e – Tốc độ khi đạt mô men lớn nhất Memax.
+ nPe – Tốc độ khi đạt Pemax hoặc Phc hoặc tốc độ khi đạt Pehc ở động cơ có bộ hạn
chế tốc độ. Sau đó sử dụng cơng thức thực nghiệm của S.R.Lây-đéc-man để tính Pe, Me,
P
ge. Vùng làm việc ổn định của động cơ là vùng nằm giữa nM
e và ne , trong khoảng đó khi

Pe giảm thì Me tăng nên phương tiện vẫn đảm bảo tăng sức kéo và làm việc tốt, chỉ giảm
phần nào tốc độ. Hay nếu Pe tăng, giảm bớt sức kéo nhưng tốc độ tăng. Ngoài vùng trên ra,
Pe và Me đều giảm nên chỉ gặp chướng ngại nhỏ cũng có thể chết máy. Ở vùng làm việc
ổn định nếu gặp chướng ngại sẽ giảm tốc độ, công suất giảm nhưng Me lại tăng giúp động
cơ vượt chướng ngại (không cần phải về số thấp).

4

2.1.1.1.

Đối với động cơ xăng:

Đặc tính ngồi động cơ xăng chia làm hai loại là : không hạn chế số vịng quay và
có hạn chế số vịng quay.

Hình 2.2: Đường đặc tính ngồi động cơ xăng.
a - đặc tính ngồi động cơ xăng khơng có bộ phận hạn chế số vịng quay.
b - đặc tính ngồi động cơ xăng có bộ phận hạn chế số vịng quay.
Động cơ xăng khơng có bộ phận hạn chế số vịng quay (đồ thị hình 2.2 a) thường
dùng cho xe du lịch. Để giảm tải trọng và mài mịn, giá trị ωemax thường khơng vượt q
ωPe từ 10 ÷ 20% hay nemax khơng vượt q nPe từ 10 ÷ 20 %.
Động cơ xăng có bộ phận hạn chế số vòng quay thường dùng trên xe tải nhằm
tăng tuổi thọ của động cơ, thường chọn nemax = (0,8 ÷ 0,9) nPe .

5


2.1.1.2.

Đối với động cơ diesel

Hình 2.3: Đồ thị đặc tính ngồi động cơ Diezel.
Đường Me khơng cong bằng đường Me của động cơ xăng vì khi tốc độ giảm, hệ số
nạp tăng, mức độ tiêu thụ nhiên liệu trong một chu trình giảm làm hệ số dư khơng khí tăng
(hỗn hợp nhạt dần) nên Me tăng ít (hình 2.3).
Ở động cơ diesel khi tăng tốc độ, hệ thống phun nhiên liệu làm tăng nhiên liệu cấp,
một phần khi giảm tải, hệ số nạp tăng. Do đó, khi giảm phụ tải ngồi, do tăng hệ số nạp,

cịn lượng nhiên liệu khơng đổi nên sẽ làm cho tốc độ động cơ tăng vọt rất nguy hiểm cho
động cơ.
Cho nên với động cơ diesel phải có bộ hạn chế tốc độ tại nhc. Khi đó tốc độ tăng
đến một tốc độ cho phép sẽ tự động giảm nhiên liệu phun vào động cơ. Pe, Me = 0 tại nktmax
= (1,05 ÷ 1,15)ne, ở động cơ xăng nemax = (0,85 ÷1,15)ne.
Đối với động cơ tăng áp, các đường Me, Pe đều cao hơn các đường của động cơ
khơng tăng áp, cịn ge thấp hơn, đặc biệt là ở tốc độ cao.
Đối với động cơ diesel ta có thể xây dựng được nhiều đường đặc tính ngồi tuỳ
theo mức độ phun nhiên liệu.
2.1.1.3.

Phân tích đồ thị đặc tính ngồi

 Vùng làm việc ổn định của động cơ:

6


P
Là vùng nằm giữa nM
e và ne , trong khoảng đó khi Pe giảm thì Me tăng nên phương

tiện vẫn đảm bảo tăng sức kéo và làm việc tốt, chỉ giảm phần nào tốc độ. Hay nếu Pe tăng,
giảm bớt sức kéo nhưng tốc độ tăng. Ngoài vùng trên ra, Pe và Me đều giảm nên chỉ gặp
chướng ngại nhỏ cũng có thể chết máy. Ở vùng làm việc ổn định nếu gặp chướng ngại sẽ
giảm tốc độ, công suất giảm nhưng Me lại tăng giúp động cơ vượt chướng ngại (khơng cần
phải về số thấp).
Hệ số thích ứng K
Hệ số thích ứng K dùng để đánh giá khả năng vượt chướng ngại và khả năng tăng
tốc của động cơ. K càng lớn thì khả năng này càng tốt.

Ở động cơ xăng có đường cong Me dốc hơn ở động cơ diesel nên K lớn hơn. K
thấp dưới mức cho phép thì khi gặp chướng ngại nếu khơng về số thấp để tăng mơmen
bánh xe thì ơtơ sẽ khơng vượt được.
Ở động cơ xăng:

K = 1,25 ÷ 1,35

Ở động cơ diesel:

K = 1,10 ÷ 1,15

 Khảo sát đường cong cơng suất Pe.

Nếu tăng tốc độ quá ne, Pe sẽ giảm vì khi thiết kế ta chỉ tính tiết diện lưu thông của
xupáp nạp để đạt Pemax tại nPe .Tại nPe đủ đảm bảo ’’thời gian - tiết diện’’ để nạp đủ lượng
hỗn hợp (hoặc khơng khí) đạt Pemax. Tăng số vịng quay ne lên nữa thì thời gian- tiết diện
giảm nhiều, giảm hệ số nạp và giảm công suất.
 Khảo sát đường cong Me.

Từ tốc độ nM
e giảm xuống nemin, Me giảm và Pe giảm vì hệ số nạp giảm. Do sự hồ
trộn nhiên liệu với khơng khí kém dần do giảm xốy lốc (vận động dịng khí nạp giảm
theo ne) nên cháy kém và chậm, tổn thất nhiệt ra nước làm mát tăng.
Từ nM
e đến ne, Pe vẫn tăng nhưng Me giảm vì hệ số nạp cũng giảm, mất mát do công
bơm và công cơ học tăng do số chu kỳ tăng (số chu kỳ bằng n/τ) còn Pe vẫn tăng vì độ giảm
của Me kém độ tăng của tốc độ ne (ne tăng hàng trăm lần mà Me chỉ tăng theo hàng đơn
vị). Nhưng nếu tăng quá ne do thời gian tiết - diện quá bé, hệ số nạp giảm rất nhiều cả Me,
Pe đều giảm cho đến khi n = nph (nph tốc độ phá huỷ động cơ, nph = (1,5÷2)ne) lúc đó Me =
0, Pe= 0 (Pi công suất chỉ thị dùng hết vào việc thắng ma sát Pi = Peph ) và lúc đó ge tiến

7


tới vơ cùng
ge =
2.1.1.4.

GT GT
=
Pe
0

Xây dựng đồ thị đặc tính ngồi

Khi khơng có đường đặc tính tốc độ ngồi của động cơ bằng thực nghiệm, ta có thể
xây dựng đường đặc tính nói trên nhờ cơng thức kinh nghiệm của S.R.Lây Đécman. Việc
sử dụng quan hệ giải tích giữa cơng suất, mơmen xoắn với số vịng quay của động cơ theo
cơng thức Lây Đécman để tính tốn sức kéo sẽ thuận lợi hơn nhiều so với khi dùng đồ thị
đặc tính ngồi bằng thực nghiệm, nhất là hiện nay việc sử dụng máy vi tính đã trở nên phổ
cập.
Cơng thức S.R.Lây Đécman có dạng như sau :
n

n

ne

ne

2

n

3

Pe = Pemax (a ( Pe ) + b ( Pe ) − c ( Pe ) )
ne

(2.5)

Trong đó:
Pe , ne – cơng suất hữu ích của động cơ và số vịng quay của trục khuỷu ứng với
một điểm bất kỳ của đồ thị đặc tính ngồi.
Pemax, nPe - cơng suất có ích cực đại và số vịng quay ứng với cơng suất nói trên.
a, b, c – các hệ số thực nghiệm được chọn theo loại động cơ như sau:
Đối với động cơ xăng :
a=b=c=1
Đối với động cơ điêzen 2 kỳ :
a = 0,87 ; b = 1,13 ; c = 1
Đối với động cơ điêzen 4 kỳ có buồng cháy trực tiếp :
a = 0,5 ; b = 1,5

; c=1

Đối với động cơ điêzen 4 kỳ có buồng cháy dự bị :
a = 0,6 ; b = 1,4

; c=1

Đối với động cơ điêzen 4 kỳ có buồng cháy xốy lốc :

a = 0,7 ; b = 1,3

; c=1

Cho các trị số ne khác nhau, dựa theo cơng thức (1.5) sẽ tính được cơng suất Pe
tương ứng và từ đó vẽ được đồ thị Pe = f(ne).
Có các giá trị Pe và ne có thể tính được các giá trị mơmen xoắn Me của động cơ
8