nghiên cứu một số yếu tố ảnh hưởng đến chi phí năng lượng riêng của xe tải hyundai 1.25 tấn

Bộ giáo dục và đào tạo
Trờng đại học Nông nghiệp hà nộI
---------------

phạm xuân công

NGHIấN CU MT S YU T NH HNG N CHI PH
NNG LNG RIấNG CA XE TI HYUNDAI 1.25 TN

luận văn thạc sĩ kỹ thuật

Chuyên ngành : Kỹ thuật máy và thiết bị
cơ giới hoá nông lâm nghiệp
Mã số

: 60.52.14

Ngời hớng dẫn khoa học: pgs.ts. nông văn vìn

Hà nội 2009


LỜI CAM ðOAN
Tôi xin cam ñoan rằng: Số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận văn này
là trung thực và chưa sử dụng ñể bảo vệ một học vi nào.
Tôi cũng xin cam ñoan rằng: Các thông tin trích dẫn trong luận văn này
ñều ñược chỉ rõ nguồn gốc.

Tác giả luận văn

Phạm Xuân Công

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn Thạc sỹ khoa học Nông nghiệp………………….

i


LỜI CẢM ƠN
Tôi xin trân trọng ñược bày tỏ lòng cảm ơn sâu sắc tới PGS. TS. Nông
Văn Vìn, người ñã trực tiếp hướng dấn và giúp ñỡ tôi hoàn thành tốt luận văn
này.
Tôi xin trân trọng cảm ơn tập thể các thầy, cô giáo bộ môn ðộng Lực –
Khoa Cơ ðiện, Viện ñào tạo sau ñại học – Trường ðại Học Nông Nghiệp Hà
Nội ñã giúp ñỡ tôi trong quá trình thực hiện ñề tài.
Tôi xin trân trọng cảm ơn Ban Giám Hiệu Trường Cao ðẳng Nghề
KTCN Việt Nam – Hàn Quốc, Khoa Công nghệ ô tô cùng bạn bè ñồng nghiệp
ñã tạo mọi ñiều kiện thuận lợi, giúp ñỡ tôi hoàn thành luận văn này.
Vì thời gian có hạn, năng lực còn hạn chế, bản luận văn này sẽ không
tránh khỏi những thiếu sót, rất mong hội ñồng chấm luận văn quốc gia, các bạn
bè ñồng nghiệp, bạn ñọc góp ý chân thành.
Tôi xin chân thành cảm ơn !

Tác giả

Phạm Xuân Công

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn Thạc sỹ khoa học Nông nghiệp………………….

ii

MỤC LỤC

Lời cam ñoan

i

Lời cảm ơn

ii

Mục lục

iii

Danh mục hình

v

MỞ ðẦU

1

1

ðặt vấn ñề

1

2

Mục tiêu nghiên cứu của ñề tài.

2

3

Nội dung nghiên cứu

2

Chương I NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN

3

1.1

Khái quát chung

3

1.2

Vài nét về tình hình phát triển ô tô tải ở Việt Nam

5

1.3

Tính kinh tế nhiên liệu của ô tô

7

1.3.1

Các chỉ tiêu ñánh giá tính kinh tế của ô tô [4]

7

1.3.2

Phương trình tiêu hao nhiên liệu

7

1.3.3

ðường ñặc tính kinh tế nhiên liệu của ô tô khi chuyển ñộng ổn ñịnh 10

1.3.4

Tính kinh tế nhiên liệu của ô tô khi chuyển ñộng ổn ñịnh

Chương 2 ðỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

14
18

2.1

ðối tượng nghiên cứu

18

2.2

Phương pháp nghiên cứu

21

2.2.1

Phương pháp nghiên cứu lý thuyết

21

2.2.2

Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm và xử lý số liệu.

21

Chương 3 CƠ SỞ TÍNH TOÁN CHI PHÍ NĂNG LƯỢNG CHO
KHÂU VẬN CHUYỂN BẰNG Ô TÔ

22

3.1

Cân bằng lực và công suất

22

3.2

Chi phí năng lượng riêng cho khâu vận chuyển

25

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn Thạc sỹ khoa học Nông nghiệp………………….

iii


3.2.1

Mô tả quá trình vận chuyển

25

3.2.2

Năng suất vận ctính chuyển trung bình

27

3.2.3

Chi phí năng lượng riêng trung bình vận chuyển

28

3.2.4

Chi phí nhiên liệu riêng trung bình vận chuyển

28

3.3

Xây dựng mô hình tính toán chi phí năng lương riêng

29

3.3.1

Một số giả thiết ñể xây dựng mô hình

29

3.3.3

ðặc tính khởi hành và tăng tốc của ô tô

34

3.4

Một số kết quả khảo sát

36

3.4.2

Ảnh hưởng tải trọng ñến chi phí năng lượng riêng

39

3.4.3

Ảnh hưởng chiều dài quãng ñường vận chuyển ñến chi phí năng

3.5

lượng riêng

40

Kết luận chương 3

41

Chương 4 NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM

43

4.1

Mục ñích và nội dung nghiên cứu

43

4.1.1

Lựa chọn các cảm biến và thiết bị ño

44

4.2

Xây dựng chương trình thu thập và xử lý tín hiệu thí nghiệm

50

4.3

Xây dựng kế hoạch và chương trình thí nghiệm

51

4.4

Kết quả thí nghiệm

52

4.5

Nhận xét

54

KẾT LUẬN CHUNG VÀ KHUYẾN NGHỊ

56

1

Kết luận

56

2

Khuyến nghị

57

TÀI LIỆU THAM KHẢO

58

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn Thạc sỹ khoa học Nông nghiệp………………….

iv


DANH MỤC HÌNH
STT

Tên hình

Trang

1.1

ðường ñặc tính ngoài của ñộng cơ

1.2

ðồ thị ñặc tính tải trọng của ñộng cơ (ne , > ne ,, > ne ,,, )

1.3

ðồ thị cân bằng công suất của ô tô ứng với các hệ số cản ψ khác

8
10

nhau của mặt ñường.

12

1.4

ðồ thị ñặc tính tiêu hao nhiên liệu của ô tô khi chuyển ñộng ổn ñịnh

13

1.5

ðồ thị ô tô chuyển ñộng gia tốc – lăn trơn

15

2.1

Xe tải hyundai 1.25 tấn

18

2.2

Bơm nhiên liệu VE và bộ ñiều tốc ly tâm mọi chế ñộ lắp trên ñộng cơ
D4BB

19

3.1

Sơ ñồ lực tác dụng lên ô tô

22

3.2

Giản ñồ vận tốc và quãng ñường vận chuyển

25

3.3

Giản ñồ vận tốc vận chuyển ñơn giản

30

3.4

ðường ñặc tính ngoài của ñộng cơ diêden

31

3.5

ðường ñặc tính cục bộ của ñộng cơ ñiêden

32

3.6

ðường ñặc tính cục bộ của ñộng cơ ñiêden ứng với mức ga Mgai

33

3.7

ðường ñặc tính ñộng cơ lắp trên ô tô Huyndai 1.25

33

3.8

Mô ñộng lực học quá trình khởi hành ô tô

34

3.9

ðặc tính khởi hành xe Huyndai 1.25 (khởi hành thẳng số 2)

36

3.10 So sánh ñường ñặc tính khởi hành lý thuyết và thực nghiêm khi khởi
hành bắt ñầu ừ số 1 sau ñó chuyển số 2

37

3.11 So sánh ñặc tính khởi hành lý thuyết và thực nghiệm khi bắt ñầu khởi hành
ở số 1, sau ñó chuyển sang số 2 và cuối cùng chuyển sang số 3

38

3.12 Ảnh hưởng tải trọng ñến chi phí năng lượng riêng

39

3.13 Ảnh hưởng chiều dài SAB ñến chi phí năng lượng riêng

40

4.1

Cảm biến ño tần số quay

45

4.2

Thiết bị ño tiêu thụ nhiên liệu DFL-1

46

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn Thạc sỹ khoa học Nông nghiệp………………….

v


4.3

Sơ ñồ kích thước Sensor Datron V1

47

4.4

Sơ ñồ nguyên lý hoạt dộng của Sensor V1

48

4.5

Sơ ñồ biểu diễn các chuyển vị thành phần

49

4.6

Sơ ñồ kết nối các thiết bị ño.

50

4.9

Chương trình thí nghiệm ñược module hoá với DasyLab 7.0

51

4.10 Kết quả ño thí nghiệm trên ñường beton

53

4.11 Chi phí nhiên liệu riêng thực nghiệm khi khời hành

54

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn Thạc sỹ khoa học Nông nghiệp………………….

vi


MỞ ðẦU

1. ðặt vấn ñề
Vận chuyển hàng hóa trong nông nghiệp và nông thôn là khâu quan trọng
và là khâu nặng nhọc ñòi hỏi chi phí năng lượng rất lớn. Do nhu cầu công
nghiệp hóa hiện ñại hóa ñất nước trong nông nghiệp và nông thôn việc cơ giới
hóa trong khâu vận chuyển có ý nghĩa rất lớn giảm sức lao ñộng cho người
công nhân. Vì thế, vấn ñề cơ giới hóa khâu vận chuyển hàng hóa càng trở nên
quan trọng hơn.
Cơ giới háo khâu vận chuyển hang hóa trong nông nghiệp và nông thôn có
ý nghĩa hết sức quan trọng, làm giảm sức lao ñộng cho người công nhân và các
thiết bị xe thô sơ dùng ñể vận chuyển hàng háo, nhằm tăng năng suất lao ñộng
và làm giảm giá thành cho các sản phẩm làm ra.
Ở nước ta trong thời kỳ công nghiệp hóa, hiện ñại hóa ñất nước, chính phủ
cũng chỉ ñạo nghành công nghiệp ô tô nghiên cứu, sản xuất và cho nhập khẩu
các loại xe tải nhẹ nhằm ñáp ứng nhu cầu của xã hội trong thời kỳ mở cửa hội
nhập kinh tế thế giới, ñảm bảo chất lượng, phù hợp với ñiều kiện hoạt ñộng của
khu vực nông thôn, miền núi, có giá cả hợp lý nhằm ñáp ứng nhu cầu của người
dân. Các loại ô tô tải trọng 1 ñến 2 tấn ñược nhiều người quan tâm ñặc biệt là
bởi kích thước nhỏ gọn, thuận tiện cho việc chuyên chở hang hóa ở ngỏ,
nghách thành phố, các vùng nông thôn và miền núi có ñường giao thông hẹp.
Năng suất vận chuyển ñược ñánh giá bởi khối lượng hàng hoá và quãng
ñường vận chuyển ñược trong một ñơn vị thời gian. Nó phụ thuộc vào trọng
tải và tốc ñộ chuyển ñộng trung bình của ô tô.
Năng suất và chi phí năng lương riêng là hai chỉ tiêu quan trọng dụng
ñể ñánh giá hiệu quả công việc vận chuyển. Có nhiều yếu tố ảnh hưởng ñến
chỉ tiêu này các tính chất bám và tính chất ñộng lực học của ô tô, trong ñó
ñặc ñiểm kết cấu và chế ñộ cung cấp nhiên liệu gây ảnh hưởng lớn nhất giá
thành vận chuyển cho một ñơn vị hành hóa vận chuyển. Ở Việt Nam ñã có
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn Thạc sỹ khoa học Nông nghiệp………………….

1

một vài công trình nghiên cứu vấn ñề này nhưng các kết quả còn hạn chế,
ñặc biệt là nghiên cứu về thực nghiệm.
Với những lý do trên, tôi lựa chọn ñề tài luận văn.
“Nghiên cứu một số yếu tố ảnh hưởng ñến chi phí năng lượng riêng
của xe tải Hyundai 1.25 tấn”
2. Mục tiêu nghiên cứu của ñề tài
Bằng lý thuyết và thực nghiệm xác ñịnh các quy luật ảnh hưởng của
một số yếu tố kết cấu và sử dụng ñến chi phí năng lượng riêng của xe tải
Hyundai 1.25 tấn, nhằm góp phần nâng cao hiệu quả khai thác, sử dụng loại
xe này phù hợp với ñường ở thành phố, nông thôn và miền núi Việt Nam.
3. Nội dung nghiên cứu
- Nghiên cứu tổng qua về tình hình phát triển xe tải ở Việt Nam.
- Tìm hiểu ñặc ñiểm kỹ thuật của xe tải Hyundai 1.25 tấn do Hàn Quốc
sản xuất, ñang sử dụng tại Việt Nam.
- Xây dượng mô hình lý thuyết tính toán các chỉ tiêu sử dụng của ô tô tải
một cầu ảnh hưởng ñến chi phí năng lượng riêng của xe.
- Nghiên cứu thực nghiệm, xác ñịnh một số yếu tố ảnh hưởng ñến chi phí
năng lượng riêng của xe. ( Vận tốc, ñiều kiện mặt ñường, tải trọng thay
ñổi)

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn Thạc sỹ khoa học Nông nghiệp………………….

2


Chương I
NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN
1.1. Khái quát chung

Sử dụng ô tô tải nói chung phải dựa vào ñiều kiên vận tải và loại ñường,
kích thước của ñường ñặc biệt là chiều rộng, ñịa hình loại ñương ở thành phố và
nông thôn, dựa vào quy trình chăm sóc kỷ thuật, dựa vào cơ sở vật chất, tiến bộ
kỷ thuật nơi sử dụng.
Xe tải vừa và nhỏ ñược thành lập phải ñạt ñược những yếu tố về tính chất
sử dụng của nó.Trong ñó tính chất quan trọng, tổng hợp nhất ñối với một xe là
chi phí sản suất trực tiếp trên ñơn vị sản phẩm làm ra ít nhất [tấn/km]
Việc tính toán thiết kế xe tải phải tuỳ thuộc vào tình trạng mặt ñường loại
ñường có thể có những nội dung cụ thể khác nhau.
Về tính kinh tế, chỉ tiêu ñánh giá của xe là giá thành của công vận chuyển
( giá thành tấn/km thực hiện ñược). Chỉ tiêu lại ñược cấu thành bởi một số các
chỉ tiêu sử dụng khác nhau và chúng sử dụng vào hàng loạt các yếu tố. Các yếu
tố này có thể chia thành hai nhóm chính: Nhóm các yếu tố kỷ thuật và nhóm các
yếu tố ñiều kiện sử dụng.
Các yếu tố chủ yếu liên quan ñến kết cấu của xe, kỷ thuật và chế ñộ sử
dụng của xe. Nhóm này sẽ ảnh hưởng tính tiết kiệm năng lượng, năng suất vận
chuyển của xe, do ñó sẽ ảnh hưởng ñến hiệu quả sử dụng và ảnh hưởng ñến cả
chất lượng của xe vận chuyển ñảm nhiệm.
Sự ảnh hưởng của ñiều kiện sử dụng chủ yếu là các tính chất cơ lý của mặt
ñường, tình trạng của mặt ñường, kích thước của mặt ñường...
Như vậy ñể tìm ra các biện pháp nâng cao chất lượng và sử dụng các xe tải
vừa và nhỏ phù hợp với cung ñường vận chuyển và loại ñường nông thôn ñòi hỏi
phải nghiên cứu hàng loạt các vấn ñề liên quan.

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn Thạc sỹ khoa học Nông nghiệp………………….

3


Sự ra ñời của các xe tải vừa và nhỏ bắt ñầu từ sự ra ñời của nghành nghề

chế tạo xe tải mà những xe tải vừa và nhỏ ñầu tiên ñược nghiên cứu chính là xe
tải vừa và nhỏ. Từ ñó ñến nay ñã có rất nhiều công trình nghiên cứu về các xe tai
vừa và nhỏ, tuỳ thuộc vào mục ñích và ñiều kiện nghiên cứu, nội dung nghiên
cứu và phướng pháp nghiên cứu sẽ khác nhau, các kết quả nghiên cứu cũng ở các
mức ñộ khác nhau và có tầm tác dụng khác nhau.
Trong từng ñịnh hướng nghiên cứu ñều xuất phát từ sự nghiên cứu về các
bài toán ñộng lực học. Trên cơ sở ñó ñược ñề xuất ra các phương án thiết kế cải
tiến mẫu xe hoặc ñề xuất phương án sử dụng ñể nâng cao chất lượng và hiệu quả
sử dụng các loại xe tải vừa và nhỏ. Do tính ña dạng và phức tạp của ñối tượng và
hiệu quả sử dụng của xe tải vừa và nhỏ nên hầu hết các vấn ñề ñược nghiên cứu
ñều sử dụng các kết quả nghiên cứu thực nghiệm ñể làm chính xác hoá các
nghiên cứu lý thuyết . Nhiều trường hợp từ việc nghiên cứu các thực nghiệm các
tác giả ñã rút ta các quy luật bản chất của các quá trình diễn ra trong các ñối
tượng nghiên cứu và nâng lên ngành lý thuyết.
Trong việc tạo ñiều kiện cho sự phát triển của nghành cơ khí hoá, các xe
tải vừa và nhỏ ñược quan tâm thích ñáng. ðã có rất nhiều công trình nghiên cứu
về các loại xe tải, bao gồm cả nghiên cứu lý thuyết và thực nghiệm. Trên cơ sở
ñó ñã thiết kế, chế tạo ra nhiều xe tải ngày càng phù hợp với cung ñường, loại
hình ñường ở nông thôn, ñã nâng cao chất lượng vận chuyển và giảm chi phí
năng lượng cho khâu vận chuyển. ðối với các xe tải, tính năng sử dụng sử của
chúng cũng ñược cải thiện ñể ñáp ứng cho phù hợp với loại hình ñường vừa và
nhỏ ở nông thôn cũng như miền núi. Về tổ chức sử dụng các xe tải cũng ñược
nghiên cứu tương ñối ñầy ñủ. Nhưng do phụ thuộc vào quá nhiều các yếu tố nên
các công trình nghiên cứu về xe tải việc tối ưu các thông số của xe tải vẫn còn
nhiều vấn ñề cần ñược tiếp tục nghiên cứu.

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn Thạc sỹ khoa học Nông nghiệp………………….

4

1.2. Vài nét về tình hình phát triển ô tô tải ở Việt Nam
Sau hơn 15 năm ra ñời, nghành công nghiệp ô tô Việt Nam ñã có những
bước phát triển ñáng kể, ñặc biệt trong vài năm trở lại ñây có sự tăng trưởng
ñáng kể về cả số lượng và chất lượng. Chính phủ Việt Nam và Bộ công nghiệp
ñánh giá cao tầm quan trọng của công nghệ ô tô và coi ñó là một trong những
nghành cơ bản cần ñược chú trọng của công nghiệp Việt Nam. Ngành công
nghiệp ô tô luôn phát triển song hành cùng với sự phát triển của xã hội hiện ñại.
Do ñó công tác nghiên cứu, thiết kế, chế tạo ô tô tải vừa và nhỏ ở Việt Nam liên
tục có rất nhiều chương trình nghiên cứu khoa học cấp nhà nước về chế tạo ô tô
vừa và nhỏ, nhằm ñáp ứng nhưu cầu của vận chuyển hàng hoá phù hợp với cung
ñường, loại ñường ở nông thôn và miền núi trong thời kỳ công nghiệp hoá hiện
ñại hoá ñất nước.
Theo cục cảnh sát giao thông ñường bộ, ñường sắt Việt Nam. Tính ñến
31/12/2001 số xe ô tô ñăng ký lưu hành trên toàn quốc là 534729 xe.
Dự báo trong giai ñoạn 2001 ÷ 2010, số lượng xe trên toàn quốc tăng lên
hàng năm là 12% thì năm 2010 ở Việt Nam số xe ñăng ký lưu hành sẽ là
1.100.000 xe. Từ ñó theo nhu cầu ô tô vào năm 2010 sẽ là khoảng 120.000 ÷
130.000 xe/năm. Trong ñó, nhu cầu xe con chiếm 45% ÷ 50% = 50.000 ÷ 60.000
(xe/năm), nhu cầu xe thương dụng 50 % ÷ 55 % = 60.000 ÷ 66.000 (xe/năm). [5]
Trong những năm trước, khi ngành công nghiệp ô tô của Việt Nam chưa
phát triển, việc tự chế tạo, lắp ráp xe công nông (còn gọi là xe tự chế) từ các
ñộng cơ diesel một xilanh, tận dụng các tổng thành xe ô tô cũ, quá nên hạn và
một số loại xe 3, 4 bánh ñể làm phương tiện vận chuyển ñã có tác dụng nhất ñịnh
trong việc vận chuyển hàng hóa, nhất là ở vùng nông thôn và miền núi. Tuy
nhiên, các xe này khi tham gia giao thông ñường bộ ñã bộc lộ một số bất cập,
gây bức xúc cho xã hội như: Không ñảm bảo chất lượng kỹ thuật an toàn giao
thông và gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng, thường làm cản trở tốc ñộ lưu
thông của các xe cơ giới khác, gây mất trật tự an toàn giao thông… Do ñó, ñể

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn Thạc sỹ khoa học Nông nghiệp………………….

5


nâng cao chất lượng phương tiện, tránh ñể xẩy ra tai nạn giao thông ñáng tiếc và
giảm thiểu ùn tắc giao thông. Chính phủ ñã xây dựng lộ trình ñể loại dần các xe
“tự chế tạo” không ñảm bảo an toàn kỹ thuật. Cụ thể nhất Chính phủ ñã ban hành
quy ñịnh “ñình chỉ lưu hành ô tô ñã hết hạn sử dụng, xe công nông, xe tự chế 3, 4
bánh” tại Nghị quyết số 32/2007/NQ - CP của Chính phủ. ðây là quyết tâm của
Chính phủ trong việc thực thi Luật Giao Thông ñường bộ. Nghị quyết có quy
ñịnh “từ ngày 01 tháng 01 năm 2008, ñình chỉ lưu hành ô tô ñã hết niên hạn sử
dụng, xe công nông”. [3]
Thêm vào ñó, do ñời sống nông dân còn nhiều khó khăn và ñể Nghị quyết
số 32/2007/NQ - CP ñi vào cuộc sống Thủ tướng Chính phủ vừa có quyết ñịnh
số 548/Qð - TTg, ngày 29/04/2009, về việc hỗ trợ chủ sở hữu phương tiện xe
công nông, xe lôi máy, xe cơ giới 3 bánh, xe thô sơ 3, 4 bánh thuộc diện bị ñình
chỉ tham gia giao thông. Theo ñó, Thủ tướng quyết ñịnh hỗ trợ 5 triệu ñồng cho
1 xe phải thay thế thuộc diện bị ñình chỉ tham gia giao thông ñối với trường hợp
mua xe cơ giới 3, 4 bánh (loại xe ñược phép lưu hành) hoặc chuyển ñổi nghề.
ðối với trường hợp mua xe tải ñể thay thế xe thuộc diện bị ñình chỉ tham gia
giao thông, ngoài mức hộ trợ 5 triệu ñồng cho 1 xe phải thay thế như trên, chủ sở
hữu phương tiện còn ñược hỗ trợ thêm 4 triệu ñồng cho 1 xe tải mua mới, với
ñiều kiện số xe tải mua mới ñược hỗ trợ không vượt quá số xe phải thay thế.
Thời gian thực hiện việc hỗ trợ bắt ñầu từ ngày 29/04 ñến hết ngày 31/12/209
trên phạm vi toàn quốc. [3]
Chính phủ cũng ñược chỉ ñạo ngành công nghiệp ô tô nghiên cứu, sản xuất
và cho nhập khẩu các loại xe tải nhẹ (trọng tải từ 500 kg ñến 3.500 kg), ñảm bảo
chất lượng, phù hợp với ñiều kiện hoạt ñộng của khu vực nông thôn, miền núi,
có giá hợp lý ñể ñáp ứng nhu cầu chuyển ñổi phương tiện của người dân. Chỉ

tính riêng trong năm 2007, các doanh nghiệp ñã ñưa ra thị trường tới 47.000 xe
tải nhẹ, xe nông dụng ñể ñáp ứng nhu cầu thay thế xe công nông.

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn Thạc sỹ khoa học Nông nghiệp………………….

6


1.3. Tính kinh tế nhiên liệu của ô tô
1.3.1. Các chỉ tiêu ñánh giá tính kinh tế của ô tô [4]
Tính kính tế chung của ô tô ñược ñánh giá bằng giá thành theo ñơn vị số
lượng và quãng ñường vận chuyển : [tấn/km]
Tổng giá thành chuyên chở của ô tô phụ thuộc vào : kết cấu của ô tô, tình
trạng kỷ thuật của chúng, giá thành lượng nhiên liệu tiêu thụ, ñiều kiện ñường
xá, ñiều kiện khí hậu khi sử dụng ô tô, tiền lương phải trả cho công nhân…
Tính kinh tế nhiên liệu ñược ñánh gái mức tiêu hao nhiên liệu trên quảng
ñường 100 km hoặc mức tiêu hao nhiên liệu cho một tân/km.
Mức tiêu hao nhiên liệu cho một ñơn vị quảng ñường chạy qñ của ô tô
ñược xác ñịnh theo biểu thức :
qñ =

100Q
;
S*

[

l
]
100km

(1.1)

Trong ñó:
Q - Lượng tiêu hao nhiên liệu, [l]

S * - Quảng ñường chạy ñược của ô tô, [km]
Mức tiêu hao nhiên liệu trên ñơn vị quãng ñường chạy tính theo công thức
(1.1) không kể ñến khối lượng mà hàng hoá ô tô vận chuyển mặc dù khi ô tô
chuyên chở hàng hoá thì lượng nhiên liệu tiêu thụ sẽ lớn hơn khi nó không
chuyên chở hàng hoá. Cho nên cần ñánh giá tính kinh tế nhiên liệu của ô tô theo
một ñơn vị hàng hoá vận chuyển. ðược tính theo công thức sau.
qc =

Q. pn
;
Gt .St

[

kg
]
t.km

(1.2)

Gt - khối lượng hàng hoá chuyên chở [t]
St - quảng ñường chuyên chở của ô tô khi có hàng hoá [ km]
pn - tỷ trọng của nhiên liệu [kg/l]
1.3.2. Phương trình tiêu hao nhiên liệu

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn Thạc sỹ khoa học Nông nghiệp………………….

7


Khi ô tô chuyển ñộng, tính kính tế của nó phụ thuộc vào tính kinh tế nhiên
liệu của ñộng cơ ñặt trên ô tô và tiêu hao công suất ñể khắc phục các lực cản
chuyển ñộng. Khi thí nghiệm ñộng cơ trên bệ thí nghiệm, ta xác ñịnh ñược mức
tiêu hao nhiên liệu theo thời gian [kg/h] và công suất phát ra của ñộng cơ Ne
[kw].
Mức tiêu hao nhiên liệu theo thời gian ñược xác ñịnh theo biểu thức:
Gt =

Q. pn
;
t

[

kg
]
h

( 1. 3)

Trong ñó: t - thời gian làm việc của ñộng cơ [h]
ðể ñánh giá tính kinh tế nhiên liệu của ñộng cơ, ta dùng suất tiêu hao
nhiên liệu có ích ge.
ge =

Gt Qpn
=
;
Ne Ne.t

[ kwkg.h ]

(1.4)

Trong ñó : Ne - công suất có ích của ñộng cơ [kw]
ðồ thị quan hệ giữa công suất ñộng cơ và suất tiêu hao nhiên liệu với số
vòng quay của trục khuỷu ñộng cơ:
Ne = f(ne) và ge = f(ne)
ðồ thị này trình bày trên hình 1.1 và ñược gọi là ñường ñặc tính ngoài của
ñộng cơ.

Ne
Ne

ge

n
Hình 1.1 ðường ñặc tính ngoài của ñộng cơ
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn Thạc sỹ khoa học Nông nghiệp………………….

8


Từ các công thức (1.1) và (1.4) rút ra ñược biểu thức ñể xác ñịnh mức tiêu

hao nhiên liệu.
qñ =

100 g e .N .t 100 g e .N
=
;
S * . pn
v.qn

[

l
]
100km

(1.5)

Trong ñó:
v=

S*
t

- Vận tốc chuyển ñộng của ô tô, [km/h]

Khi ô tô chuyển ñộng , công suất của ñộng cơ phát ra cần thiết ñể khắc
phục các lực chuyển ñộng và ñược biểu thị theo phương trình cân bằng công suất
sau:

Ne =

( pψ + pω ± p j )v
1000ηt

;

[kw]

(1.6)

Trong ñó: P , P ω , P j - các lực cản chuyển ñộng của ô tô, [N]
ψ

V - vận tốc chuyển ñộng của ô tô, [m/s]
Như vậy mức tiêu thụ nhiên liệu của ô tô phụ thuộc vào suất tiêu hao
nhiên liệu có ích của ñộng cơ và công suất tiêu hao ñể khắc phục các lực cản
chuyển ñộng là.
qñ =

0,36 g e ( pψ + pω + p j )v
pn .ηt

;

[

l
]
100km

(1.7)

Phương trình trên gọi là phương trình ñánh giá mức tiêu hao nhiên liệu khi
ô tô chuyển ñộng không ổn ñịnh.
Khi ô tô chuyển ñộng ổn ñịnh Pj = 0, thì mức tiêu hao nhiên liệu sẽ là:
qñ =

0,36 g e ( pψ + pω )
pn .ηt

;

[

l
]
100km

(1.8)

Từ các phương trình (1.7) và (1.8) ta có nhận xét sau.
Mức tiêu hao nhiên liệu trên một ñơn vị quảng ñường chạy giảm khi suất
tiêu hao nhiên liệu có ích của ñộng cơ giảm, nghĩa là ñộng cơ có kết cấu và quá

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn Thạc sỹ khoa học Nông nghiệp………………….

9


trình làm việc hoàn thiện thì giảm ñược mức tiêu hao nhiên liệu của ô tô trên một

ñơn vị quảng ñường chạy.
Tình trạng làm việc của hệ thống truyền lực không tốt sẽ làm giảm hiệu
suất truyền lực và làm tăng tiêu hao nhiên liệu trên một ñơn vị quãng ñường
chạy.
Khi lực cản chuyển ñộng tăng lên thì mức tiêu hao nhiên liệu sẽ tăng.
Trong quá trình ô tô tăng tốc sẽ làm tăng mức tiêu hao nhiên liệu.
1.3.3. ðường ñặc tính kinh tế nhiên liệu của ô tô khi chuyển ñộng ổn ñịnh
Sử dụng phương trình (1.8) ñể phân tích tính toán mức tiêu hao nhiên liệu,
ta gặp rất nhiều khó khăn vì trị số suất tiêu hao nhiên liệu có ích của ñộng cơ ge
phụ thuộc vào số vòng quay trục khuỷu của ñộng cơ ne và mức ñộ sử dụng công
suất ñộng cơ YN. Vì vậy ta giả thiết vấn ñề này bằng phương pháp xây dựng
ñường ñặc tính tiêu hao nhiên liệu của ô tô.
Trước tiên, dựa vào thí nghiệm ñộng cơ trên bệ thí nghiệm ñể lập ñồ thị
suất tiêu hao nhiên liệu có ích của ñộng theo mức sử dụng công suất của ñộng cơ
ge=f(YN) tương ứng với các số vòng quay khác nhau của ñộng cơ.
Ne

n'e
e
n''

n'''e
o

YN1

Y

Hình 1.2. ðồ thị ñặc tính tải trọng của ñộng cơ (ne , > ne , , > ne ,,, )

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn Thạc sỹ khoa học Nông nghiệp………………….

10


Qua ñồ thị trên hình 1.2 ta có nhận xét sau ñậy:
Mức ñộ sử dụng công suất của ñộng cơ càng tăng và số vòng quay của
trục khuỷu ñộng cơ càng giảm thì mức tiêu hao nhiên liệu càng giảm, vì ge càng
giảm. Vì thế khi mức ñộ sử dụng công suất ñộng cơ như nhau.
Tiếp ñó ta xây dựng ñồ thị cân bằng công suất của ô tô khi chuyển ñộng
ổn ñịnh với các hệ số cản ψ của các loại mặt ñường khác nhau ñể tìm ñược mức
ñộ sử dụng công suất khác nhau của ñộng cơ YN. Ta xây dựng ñồ thị.
Ne = f(v) cho một tỷ số truyền của hệ thống truyền lực.

Ta có:

Ne =

Nϕ + Nω

ηt

Lập ñường cong phát ra công suất của ñộng cơ Ne = f(v), xuất phát từ ñường
cong này, xây dựng về phía dưới của nó ñường cong biểu thị công suất tiêu hao
cho lực cản không khí và có tính ñến suất tiêu hao cho ma sát trong hệ thống
truyền lực:
Nω

ηt

= f (v) =

wv3

ηt

Sau ñó lập các ñường cong biểu diễn công suất cản của mặt ñường với các hệ
số cản khác nhau

Nω

ηt

= f (v) và có kể ñến công suất tiêu hao cho ma sát trong hệ

thống truyền lực:
Nψ

ηt

=

ψGv
ηt

Dựa vào ñồ thị 1.3. ta có thể xác ñịnh mức ñộ sử dụng công suất của ñộng
cơ, tức là ứng với một vận tốc v nào ñó ở số truyền ñã cho và phù thuộc vào ñiều
kiện ñường xá ñã cho.

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn Thạc sỹ khoa học Nông nghiệp………………….

11


Ne
Ne

a

Nc

c

Νω
ητ

Νψ
ητ

b

v1

v
n

Hình 1.3 ðồ thị cân bằng công suất của ô tô ứng với các
hệ số cản ψ khác nhau của mặt ñường.

Như vậy dựa vào ñồ thi ta xác ñịnh ñược trị số YN (ứng với v, ψ cho

trước) cũng tương ứng với vận tốc v và số truyền ñã cho, ta xác ñịnh ñược số
vòng quay của trục khuỷu ñộng cơ ne tương ứng theo biểu thức

ne =

60v.it
;
2π .rb

[

vg
]
ph

Từ trị số YN và ne tìm ñược, dựa vào ñồ thị hình 1.2. ta xác ñịnh ñược trị số
suất tiêu hao nhiên liệu có ích của ñộng cơ ge.
Sau khi tính toán ñược trị số của lực cản chuyển ñộng Pψ và P ω , rồi thay
các tri sồ vừa tìm ñược: ge , pψ , pψ vào phương trình (1.8), ta xác ñịnh ñược tri
số của mức tiêu hao nhiên liệu và từ ñó xây dựng ñường cong mức tiêu hao
nhiên liệu của ô tô khi chuyển ñộng ổn ñịnh. ðồ thị này trình bày ở hình 1.4

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn Thạc sỹ khoa học Nông nghiệp………………….

12


Q
s
ψ

3
ψ
2

f

c
e

ψ
1
vkt

q

b

a

d

v

Hình 1.4 ðồ thị ñặc tính tiêu hao nhiên liệu của ô tô khi chuyển ñộng ổn
ñịnh
ðồ thi hình 1.4 cho phép ta xác ñịnh ñược mức ñộ tiêu hao nhiên liệu
[1/100 km] khi biết các trị số ψ và v.
Trên mỗi ñường cong của ñồ thị có hai ñiểm ñặc trưng cơ bản nhất.
ðiểm thứ nhất xác ñịnh mức tiêu hao nhiên liệu nhỏ nhất qñmin khi ô tô
chuyển ñộng trên loại ñường có hệ số cản ψ , vận tốc tại ñiểm ñó ñược gọi là

vận tốc kinh tế và ký hiệu là vkt. ðiểm thứ hai của ñường cong ñặc trưng cho
lượng tiêu háo nhiên liệu ñộng cơ làm việc ở chế ñộ toàn tải (các ñiểm a, b, c ).
Các ñiểm này tương ứng với vận tốc chuyển ñộng lớn nhất của ô tô vmax với các
hệ số cản khác nhau.
Ngoài ra còn có ñiểm bất thường trên mỗi ñường cong (d, e, f) nằm về
phía bên phải của vkt và lồi lên trên ứng với sự bắt ñầu hoạt ñộng của bộ tiết
kiệm nhiên liệu, hỗn hợp ñược làm giàu thêm. ðối với ñộng cơ Diesel thì khu
vực vận tốc nhỏ, ñường cong sẽ thoải hơn so với ô tô có ñặt ñộng cơ cacbuaratơ
vi tính kinh tế nhiên liệu của ñộng cơ Diesel ở khu vực vận tốc nhỏ tốt hơn so
với ñộng cơ cacbuaratơ.
Cần chú ý rằng, khì ô tô chuyển ñộng với vận tốc kinh tế vkt thì ñạt ñược
mức tiêu hao nhiên liệu nhỏ nhất qñmin

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn Thạc sỹ khoa học Nông nghiệp………………….

13


Tuy nhiên ñiều này không có nghĩa là ta mong muốn ô tô chuyển ñộng ở
vận tốc này, vì tăng vận tốc chuyển ñộng của ô tô sẽ có khả năng tăng ñược năng
suất vận chuyển và giảm ñược giá thành chung trong vận tải ô tô. Vì vậy khi
chọn vận tốc chuyển ñộng thích hợp không nhất thiết xuất phát từ ñiều kiện tính
kinh tế nhiên liệu của ô tô mà cần căn cứ vào các ñiều sau ñây.
- Thời gian vận chuyển cần ít
- ðảm bảo an toàn chuyển ñộng trong ñiều kiện ñã chọn
- ðảm bảo ñiều kiện thích nghi cho người lái và hành khách
1.3.4. Tính kinh tế nhiên liệu của ô tô khi chuyển ñộng ổn ñịnh
Trong ñiều kiện sử thực tế của ô tô, tình trạng mặt ñường luôn luôn thay
ñổi, do ñó vận tốc của ô tô cũng luôn luôn thay ñổi và chế ñộ tải của ñộng cơ
cũng luôn luôn thay ñổi, vì vậy phần lớn thời gian hoạt ñộng không ổn ñịnh, lúc

thì chuyển ñộng có gia tốc, lúc thì lăn trơn , lúc thì phanh ô tô.
Khi ô tô chuyển ñộng thì tốc ñộ của ô tô tăng lên, làm tăng lực cản chuyển
ñộng và dấn ñến làm tăng mức tiêu hao nhiên liệu. Tuy nhiên lúc ñó lại sử dụng
tốt nhất công suất của ñộng cơ và dấn ñến giảm suất tiêu hao nhiên liệu có ích
của ñộng cơ và dấn ñến giảm suất tiêu hao nhiên liệu có ích của ñộng cơ.
Lựơng tiêu hao nhiên liệu trong thời gian ô tô chuyển ñộng tăng tốc sẽ lớn
hơn so với khi ô tô chuyển ñộng với vận tốc không ñổi (v = const ; j = 0) vì
ngoài phần nhiên liệu tiêu hao ñể khắc phục các lực cản chuyển ñộng, còn phần
nữa phải dùng ñể tăng tốc (tăng ñộng năng của ô tô). Nếu như cho ô tô chuyển
ñộng tăng tốc ñến với vận tốc v1, rồi sau ñó cho ô tô chuyển ñộng lăn trơn ñến
khi vận tốc ñến v2 thì phần ñộng năng này ñược trả lại.
Lượng tiêu hao nhiên liệu rất nhỏ. Vì vậy mức tiêu hao nhiên liệu chung có
thể giảm hơn so với với khi chuyển ñộng với vân tốc không thay ñổi. Quá trình ô tô
chuyển ñộng tăng tốc và lăn trơn gọi là chu kỳ gia tốc lăn trơn và ñược minh họa
trên ñổ thị hình 1.5. Chu kỳ này ñược lặp ñi lặp lại. Sau ñây chúng ta xác ñịnh mức

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn Thạc sỹ khoa học Nông nghiệp………………….

14


tiêu hao nhiên liệu của ô tô trong quá trình gia tốc -lăn trơn.
v

t

chu kỳ

v1
v

tb

v

2

o

S

Sj

S

lt

Hình 1.5. ðồ thị ô tô chuyển ñộng gia tốc – lăn trơn
a.Lượng tiêu hao nhiên liệu trong quá trình tăng tốc của ô tô

Lượng tiêu hao trong quá trình này ñược tính theo biểu thức sau ñây ;
Q j = At

g etb
36.105

(1.9)

Trong ñó:
Qj - lượng tiêu hao nhiên liệu của ô tô trong quá trình tăng tốc, [kg]

getb - suất tiêu hao nhiên liệu có ích trung bình của ñồng cơ trong khoảng
vận tốc từ v1 ñến v2, [kg/kwh]
At - tổng số công tiêu tốn trong quá trình tăng tốc ô tô có kể ñến tổn thất
năng lượng cho lực cản trong hệ thống truyền lực :
At =

Ac + Ad

ηt

Trong ñó :
Ac - công tiêu tốn ñể khắc phục các lực cản khi ô tổ chuyển ñộng tăng tốc:

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn Thạc sỹ khoa học Nông nghiệp………………….

15


Ac = ( pψ + pω ) S j ;
Sj - quãng ñường ô tô chuyển ñộng tăng tốc m;
P ω - lực cản của không khí.

Pω = W .vtb2
Vtb - vận tốc trung bình của ô tô;
Vtb =

v1 + v2
2

P ψ - lực cản tổng cộng của ñường:

Pψ = ψ .G
Ad - công cần thiết ñể tăng ñộng năng của ô tô khi chuyển ñộng tăng
tốc,[N.m]
Ad =

G 2
1
(v1 − v22 ) + J b (ωb21 − ωb22 )
2g
2

Trong ñó:
Jb - tổng mômen quán tính của các bánh xe
ω b1, ω b2 - vận tốc góc của các bánh xe ứng với lúc cuối và lúc bắt ñầu quá

trình tăng tốc (ứng vận tốc v1 và v2 của ô tô)
.b. Xác ñịnh lượng tiêu hao nhiên liệu của ô tô trong thời gian chuyển
ñộng lăn trơn
Nếu trong thời gian một giờ, lượng têu hao nhiên liệu là Gxx [kg] thi trong
thời gian tlt [s] nào ñó, lượng tiêu hao nhiên liệu khi lăn trơn sẽ là:
Qlt =

Gxx .tlt
;
3600

[kg ]

(1.10)

Thời gian chuyển ñộng lăn trơn tlt xác ñịnh theo biêu thức.
tlt =

v1 − v2
;
J tb

[s]

(1.11)

Trong ñó:
jtb – gia tốc chậm dần trung bình khi ô tô chuyển ñộng lăn trơn, [

m
].
s2

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn Thạc sỹ khoa học Nông nghiệp………………….

16


P + Pxx  g

. ;
jtb = ψ + ψ
G  δ i


[

m
]
s2

Trong ñó:
Pxx - Lực ma sát trong hệ thống truyền lực khi ñộng cơ làm việc ở chế ñộ
không tải về bánh xe chủ ñộng, [N]
δ i - Hệ số tính ñến ảnh hưởng của các khối lượng quay khi ô tô lăn trơn.

Thay trị số tlt ở công thức (1.11) vào công thức (1.10) ta ñược.
Qlt =

Gxx (v1 − v2 )
;
3600 J tb

(1.12)

[kg ]

Như vậy tổng lượng tiêu hao nhiên liệu cho một chu kỳ gia tốc lăn trơn sẽ là:
Qlt = Q j + Qlt ;

Qt =

Aj g etb
36.10

5

+

[kg ]

Gxx (v1 − v2 )
;
3600 J tb

[kg ]

(1.13)

Nếu xác ñịnh ñược quảng ñường khi ô tô chuyển ñộng tăng tốc Sj và khi
chuyển ñộng lăn trơn Slt ta có thể tìm ñược mức tiêu hao nhiên liệu trên một ñơn
vị quãng ñường chạy như sau.
Q st =

100 Qt
;
( S j + S lt ) Pn

[

l
]
100km

(1.14)

Từ nghiên cứu tổng quan của ñề tài chúng tôi ñã xác ñịnh ñược các nội
dung nghiên cứu cụ thể và các phương pháp giải quyết từng vấn cụ thể ñược
trình bày ở các chương sau.

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn Thạc sỹ khoa học Nông nghiệp………………….

17


Chương 2
ðỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1. ðối tượng nghiên cứu
ðối tượng nghiên cứu là xe tải Hyundai 1.25 tấn do Hàn Quốc sản xuất
ñược nhập khẩu vào Việt Nam và ñược sử dụng rất phổ biến vào công việc vân
chuyển hàng hoá rất phù hợp với ñịa hình, cung ñường và loại ñường ở Việt
Nam. Hình dạng bề ngoài xe Hyundai 1.25 tấn thể hiện trên hình 2.1. Là loại xe
có hệ thông truyền lực bằng cơ khí, ly hợp một ñĩa dạng ma sát khô, hộp số có 5
số tiến, một số lùi, loại xe tải có một cầu sau chủ ñộng ñược lắp ñộng cơ Diezel
D4BB với bơm cao áp VE và bộ ñiều tốc ly tâm mọi chế ñộ thể hiện trên hình
2.1. Các thông số kỷ thuật của xe thể hiện trên bảng 2.1.

Hình 2.1. Xe tải hyundai 1.25 tấn

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn Thạc sỹ khoa học Nông nghiệp………………….

18