nghiên cứu tính kinh tế nhiên liệu xe khách giường nằm được chế tạo và vận hành ở việt nam

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

LUẬN VĂN THẠC SĨ
VŨ XUÂN TRƯỜNG

NGHIÊN CỨU TÍNH KINH TẾ NHIÊN LIỆU
XE KHÁCH GIƯỜNG NẰM ĐƯỢC CHẾ TẠO VÀ VẬN HÀNH
Ở VIỆT NAM

NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC – 605246

S K C0 0 4 4 1 8

Tp. Hồ Chí Minh, tháng 08/2014


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

LUẬN VĂN THẠC SĨ
VŨ XUÂN TRƢỜNG

NGHIÊN CỨU TÍNH KINH TẾ NHIÊN LIỆU XE KHÁCH
GIƢỜNG NẰM ĐƢỢC CHẾ TẠO VÀ VẬN HÀNH Ở
VIỆT NAM

NGÀNH KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC – 605246

Tp. Hồ Chí Minh, tháng 8 năm 2014


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

LUẬN VĂN THẠC SĨ
VŨ XUÂN TRƢỜNG

NGHIÊN CỨU TÍNH KINH TẾ NHIÊN LIỆU XE KHÁCH
GIƢỜNG NẰM ĐƢỢC CHẾ TẠO VÀ VẬN HÀNH Ở
VIỆT NAM

NGÀNH KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC – 605246
Hƣớng dẫn khoa học:
PGS.TS. NGUYỄN HỮU HƢỜNG

Tp. Hồ Chí Minh, tháng 8 năm 2014


LÝ LỊCH KHOA HỌC
I. LÝ LỊCH SƠ LƢỢC:
Họ & tên: VŨ XUÂN TRƢỜNG

Giới tính: Nam

Ngày, tháng, năm sinh: 03/01/1982

Nơi sinh: Hải Phòng

Quê quán: Hải Phòng

Dân tộc: Kinh

Chỗ ở riêng hoặc địa chỉ liên lạc: 245 Âu Cơ, Phƣờng 5, Quận 11, Tp.HCM
Điện thoại cơ quan: (08)3875.3773

Điện thoại nhà riêng: 0903.085.278

Fax:

Email:

II. QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO:
1. Trung học chuyên nghiệp:
Hệ đào tạo:

Thời gian đào tạo từ …/… đến …/ ……

Nơi học (trƣờng, thành phố):
Ngành học:
2. Đại học:
Hệ đào tạo: Chính Quy

Thời gian đào tạo từ 09/2000 đến 11/2006

Nơi học (trƣờng, thành phố): ĐH Sƣ Phạm Kỹ Thuật Tp.HCM
Ngành học: Cơ Khí Động Lực
Tên đồ án, luận án hoặc môn thi tốt nghiệp: không

Ngày & nơi bảo vệ đồ án, luận án hoặc thi tốt nghiệp: 3/2006, trƣờng ĐH Sƣ Phạm
Kỹ Thuật Tp.HCM
Ngƣời hƣớng dẫn: không
III. QUÁ TRÌNH CÔNG TÁC CHUYÊN MÔN KỂ TỪ KHI TỐT NGHIỆP ĐẠI
HỌC:
Thời gian

Nơi công tác

Công việc đảm nhiệm

9/2006 ÷ nay

CĐ Kinh Tế Kỹ Thuật Phú Lâm

Giảng viên

i


LỜI CAM ĐOAN
Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi.
Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chƣa từng đƣợc ai công bố
trong bất kỳ công trình nào khác.
Tp. Hồ Chí Minh, ngày … tháng 8 năm 2014
(Ký tên và ghi rõ họ tên)

VŨ XUÂN TRƢỜNG

ii

LỜI CẢM ƠN
Trong suố t quá triǹ h ho ̣c tâ ̣p và hoàn thành luâ ̣n văn này

, tôi đã nhâ ̣n đƣơ ̣c sƣ̣

hƣớng dẫn, giúp đỡ quý báu của các thầy cô và các bạn cùng l ớp. Với lòng kính tro ̣ng và
biế t ơn sâu sắ c tôi xin đƣơ ̣c bày tỏ lới cảm ơn chân thành tới :
Ban giám hiê ̣u , Phòng đào tạo sau đại học , Khoa Cơ Khí Động Lực trƣờng Đa ̣i
Học Sƣ Ph ạm Kỹ Thuật Tp.HCM đã ta ̣o mo ̣i điề u kiê ̣n thuâ ̣n lơ ̣i giúp đỡ tôi trong quá
trình học tâ ̣p và hoàn thành luâ ̣n văn.
Phó giáo sƣ - Tiế n si ̃ Nguyễn Hữu Hƣờng, ngƣời thầ y kính mế n đã hế t lòng giúp
đỡ, dạy bảo, đô ̣ng viên và ta ̣o mo ̣i điề u kiê ̣n thuâ ̣n lơ ̣i cho tôi trong suố t quá trin
̀ h ho ̣c tâ ̣p
và hoàn thành luận văn tố t nghiê ̣p.
Phó giáo sƣ - Tiế n si ̃ Nguyễn Văn Phụng, ngƣời thầy đã tận tâm, nhiệt tình hƣớng
dẫn chỉ bảo để tôi có thể hoàn thành tốt chuyên đề tốt nghiệp.
Xin chân thành cảm ơn các thầ y cô trong hô ̣i đồ ng chấ m luâ ̣n văn đã cho tôi
nhƣ̃ng đóng góp quý báu để hoàn chin
̉ h luâ ̣n văn này .
Kính chúc ban giám hiệu, các thầy luôn mạnh khỏe, thành công và luôn là ngọn
đuốc soi đƣờng cho thế hệ đàn em chúng em tiến bƣớc thành công hơn, vững chắc hơn
trên con đƣờng khoa học tuy có khó khăn, thử thách nhƣng đầy thù vị này.
Xin chân thành cảm ơn và chúc các thầy cô sức khỏe và thành đạt.

iii


TÓM TẮT

Luận văn nghiên cứu tính kinh tế về tiêu hao nhiên liệu trên xe khách giƣờng nằm
đƣợc chế tạo và vận hành tại Việt Nam. Trong luận văn tác giả đã dùng phƣơng pháp
thực nghiệm sử dụng cảm biến đo lƣu lƣợng dòng chảy để đo tiêu hao nhiên liệu trên xe.
Sau đó so sánh với các kết quả đã tính toán trên lý thuyết. Thiết bị cảm biến đƣợc gắn
thêm trên ô tô không can thiệp lớn vào hệ thống nhiên liệu trên xe. Ngoài ra, các thông
số thí nghiệm trên xe khách giƣờng nằm còn đƣợc so sánh với một số xe có sử dụng
động cơ có công suất tƣơng tự. Nếu đƣợc ứng dụng rộng rãi trên ô tô, thì mỗi chiếc xe sẽ
đƣợc kiểm soát về nhiên liệu một cách chặt chẽ.

ABSTRACT
This dissertation research on the economics of fuel for the sleeper coach which is
made and used in Vietnam. In this research, the author used the experimental method by
using a sensor to measure the flow of fuel and calculate the amount of fuel consumption
which compares with fuel consumption in theory. The sensor is installed easily in the
fuel system of the vehicle. By the way the result of this research will be compared with
the vehicles which have the similar engine. If it is used widely in automotive, the users
will control closely of the fuel and determine exactly the fuel consumption.

iv


MỤC LỤC
Trang tựa

TRANG

Quyết định giao đề tài
Lý lịch cá nhân ................................................................................................................ i
Lời cam đoan .................................................................................................................. ii
Lời cảm ơn .................................................................................................................... iii

Tóm tắt .......................................................................................................................... iv
Mục lục .......................................................................................................................... v
Danh sách các hình ..................................................................................................... viii
Danh sách các bảng ....................................................................................................... xi
CHƢƠNG 1: Tổng quan đề tài ...................................................................................... 1
1.1. Tính cấp thiết của đề tài ........................................................................................... 1
1.2. Các nghiên cứu về tiêu hao nhiên liệu trong và ngoài nƣớc .................................... 1
1.2.1. Các đề tài nghiên cứu ngoài nƣớc ......................................................................... 1
1.2.2. Các đề tài nghiên cứu trong nƣớc ......................................................................... 2
1.3. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu............................................................................ 3
1.4. Ý nghĩa khoa học và tính thực tiễn của đề tài .......................................................... 3
1.5. Phƣơng pháp nghiên cứu ......................................................................................... 3
1.6. Kế hoa ̣ch thƣ̣c hiê ̣n .................................................................................................. 3
CHƢƠNG 2: Cơ sở lý thuyết.......................................................................................... 4
2.1. Đặc tính động cơ ...................................................................................................... 5
2.1.1. Đặc tính tốc độ ngoài của động cơ xăng ............................................................... 5
2.1.2. Đƣờng đặc tính ngoài của động cơ diesel ............................................................. 6
2.1.3. Một số điểm quan trọng trên đƣờng đặc tính ........................................................ 7
2.1.4. Công thức S.R.Lây Đécman ................................................................................. 8
2.2. Động lực học chuyển động ô tô ............................................................................... 9
2.2.1. Lực kéo Pk ở bánh xe chủ động .......................................................................... 11
2.2.2. Lực cản lăn Pf ...................................................................................................... 12

v


2.2.3. Phản lực của đƣờng tác dụng lên bánh xe Z ....................................................... 13
2.2.4. Lực cản không khí Pw ......................................................................................... 14
2.2.5. Lực cản quán tính Pj ........................................................................................... 15
2.2.6. Lực cản lên dốc Pi ............................................................................................... 16

2.2.7. Phƣơng trình cân bằng ........................................................................................ 17
2.3. Tính tiêu hao nhiên liệu theo lý thuyết [1]............................................................. 19
2.3.1. Các chỉ tiêu đánh giá tính kinh tế nhiên liệu...................................................... 19
2.3.2. Phƣơng trình tiêu hao nhiên liệu của ô tô .......................................................... 20
2.3.3. Đặc tính tiêu hao nhiên liệu của ô tô khi chuyển động ổn định ......................... 22
2.3.4. Đặc tính tiêu hao nhiên liệu của ô tô khi chuyển động không ổn định.............. 26
2.4. Tính tiêu hao nhiên liệu theo lý thuyết của MARC ROSS .................................... 29
2.4.1. Các yếu tố ảnh hƣởng đến sự tiêu hao nhiên liệu ............................................... 29
2.4.2. Tính toán tiêu hoa nhiên liệu .............................................................................. 30
CHƢƠNG 3: Tính toán tiêu hao nhiên liệu trên một số xe khách giƣờng
nằm thông dụng ............................................................................................................. 32
3.1. Tính tiêu hao nhiên liệu trên xe Samco Primas H.45b .......................................... 37
3.1.1. Thông số kỹ thuật của xe .................................................................................... 37
3.1.2. Tính toán tiêu hao nhiên liệu .............................................................................. 37
3.2. Tính tiêu hao nhiên liệu trên xe Transinco 1-5 K46/47 Universe ......................... 39
3.2.1. Thông số kỹ thuật của xe .................................................................................... 39
3.2.2. Tính toán tiêu hao nhiên liệu .............................................................................. 39
3.3. Tính tiêu hao nhiên liệu trên xe Mobihome Hb 120SLD (Thaco Auto) ............... 41
3.3.1 Thông số kỹ thuật của xe ..................................................................................... 41
3.3.2 Tính toán tiêu hao nhiên liệu ............................................................................... 41
3.4. Bảng tổng hợp tính tiêu hoa nhiên liệu các loại xe khách giƣờng nằm
thông dụng..................................................................................................................... 43
CHƢƠNG 4: Thu thập số liệu tiêu hao nhiên liệu thực tế............................................ 44
4.1. Phƣơng pháp thu thập số liệu ................................................................................. 44
4.1.1. Các phƣơng pháp thí nghiệm tiêu hao nhiên liệu ô tô ........................................ 44
vi


4.1.2. Quy trình thử nghiệm đo tiêu hao nhiên liệu trên băng thử CD-48” .................. 48
4.2. Các loại cảm biến đo lƣu lƣợng thông dụng .......................................................... 53

4.2.1. Cảm biến áp suất sai lệch .................................................................................... 54
4.2.2. Cảm biến dựa vào độ xoáy của dòng chất lỏng (Cảm biến kiểu Vortex) ........... 57
4.2.3. Cảm biến lƣu lƣợng kiểu từ trƣờng..................................................................... 58
4.2.4. Cảm biến kiểu thế chổ......................................................................................... 60
4.2.5. Cảm biến kiểu Tuabin ......................................................................................... 61
4.2.6. Cảm biến dựa vào động lực ................................................................................ 62
4.2.7. Cảm biến dựa vào nhiệt ...................................................................................... 63
4.2.8. Cảm biến lƣu lƣợng khối lƣợng .......................................................................... 64
4.2.9. Cảm biến DFM8.................................................................................................. 67
4.3. Thực hiện thực nghiệm .......................................................................................... 73
4.3.1. Dụng cụ, thiết bị, vật liệu thực nghiệm ............................................................... 73
4.3.2. Đối tƣợng thực nghiệm ....................................................................................... 73
4.3.3. Các bƣớc thực hiện ............................................................................................. 74
4.3.4. Những sai sót trong khi thực nghiệm, những nguyên nhân làm xuất hiện
chúng và những biện pháp phòng ngừa cũng nhƣ cách khắc phục .............................. 75
4.4. Phân tích kết quả thực nghiệm ............................................................................... 75
4.4.1. Cơ sở thực nghiệm và phân tích ......................................................................... 75
4.4.2. Kết quả thực nghiệm ........................................................................................... 76
4.5. Thảo luận................................................................................................................ 80
CHƢƠNG 5: Kết luận và hƣớng phát triển .................................................................. 85
5.1. Kết luận. ................................................................................................................. 85
5.1.1. Đánh giá kết quả. ................................................................................................ 85
5.1.2. Tính khả thi của đề tài. ........................................................................................ 85
5.2. Hƣớng phát triển đề tài .......................................................................................... 86
TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................................................... 87
PHỤ LỤC ...................................................................................................................... 88

vii

DANH SÁCH CÁC HÌNH
HÌNH

TRANG

Hình 2.1: Đƣờng đặc tính ngoài của động cơ không hạn chế tốc độ góc.

5

Hình 2.2: Đƣờng đặc tính ngoài của động cơ xăng có hạn chế tốc độ góc.

6

Hình 2.3: Đƣờng đặc tính tốc độ ngoài của động cơ diesel.

7

Hình 2.4: Sơ đồ các lực và mômen tác dụng lên ôtô khi chuyển động lên dốc.

10

Hình 2.5: Các lực tác dụng lên ô tô trong mặt phẳng dọc.

13

Hình 2.6: Sơ đồ xác định diện tích cản chính diện của ô tô.

15

Hình 2.7: Đặc tính ngoài của động cơ.

21

Hình 2.8: Đồ thị tải trọng của động cơ (ne’> ne’’> ne’’’).

23

Hình 2.9: Đồ thị cân bằng công suất của ô tô ứng với các hệ số cản ψ khác
nhau của mặt đƣờng.
Hình 2.10: Đồ thị đặc tính tiêu hao nhiên liệu của ô tô khi chuyển động ổn
định.
Hình 2.11: Đồ thị ô tô chuyển động gia tốc – lăn trơn.

24

Hình 3.1: Kích thƣớc xe Samco Primas H.45b.

32

Hình 3.2: Bố trí giƣờng nằm xe Samco Primas H.45b.

33

Hình 3.3: Biểu đồ so sánh tiêu hao nhiên liệu xe Samco Primas H.45b bằng
công thức II.29 và II.47.
Hình 3.4: Biểu đồ so sánh tiêu hao nhiên liệu xe Transinco 1-5 K46 Universe
bằng công thức II.29 và II.47.
Hình 3.5: Biểu đồ so sánh tiêu hao nhiên liệu xe Mobihome Hb 120sld
ThacoAuto bằng công thức II.29 và II.47.
Hình 4.1: Chu trình thử FTP-72 cho xe con.

38

Hình 4.2: Chu trình thử FTP-75 cho xe con.

45

Hình 4.3: Chu trình thử ECE 1504

46

Hình 4.4: Chu trình thử EUDC cho đƣờng xa lộ.

46

Hình 4.5: Chu trình thử 10 mode.

47

Hình 4.6: Chu trình thử 10-15 mode.

48

Hình 4.7: Băng thử CD-48”.

49

Hình 4.8: Bộ cùm bánh xe.

49

viii

25
28

40
42
44


Hình 4.9: Màn hình hiển thị kết quả đo tỷ trọng nhiên liệu n.

51

Hình 4.10: Diễn biến tiêu hao nhiên liệu ôtô trên toàn bộ chu trình ECE1504.

52

Hình 4.11: Diễn biến tiêu hao nhiên liệu ôtô trong 1/4 chu trình ECE1504.

52

Hình 4.12a: Ống Vebturi.

55

Hình 4.12b: Chất lỏng di chuyển qua một ống Venturi.

55

Hình 4.13: Phƣơng pháp đặt các lỗ lấy áp suất trên đƣờng ống.

56

Hình 4.14: Sơ đồ cảm biến áp suất trên đƣờng ống dùng một đồng hồ đo

56

chênh áp.
Hình 4.15: Dòng chảy trong đƣờng ống chứa các phần tử cảm biến độ xoáy.

58

Hình 4.16: Cảm biến kiểu Vortex đặc trƣng.

58

Hình 4.17: Cấu tạo cảm biến lƣu lƣợng kiểu từ trƣờng.

59

Hình 4.18: Cảm biến lƣu lƣợng kiểu thế chỗ tích cực sử dụng kiểu bánh

60

công tác.
Hình 4.19: Cảm biến lƣu lƣợng kiểu tuabin.

61

Hình 4.20: Cảm biến dựa vào động lực.

62

Hình 4.21: Cảm biến dựa vào giao thoa.

63

Hình 4.22: Cảm biến dựa vào nhiệt không đổi.

64

Hình 4.23: Cảm biến dựa vào nhiệt đầu vào.

64

Hình 4.24: Sơ đồ nguyên lý công tơ thể tích.

65

Hình 4.25: Công tơ khí kiểu quay.

66

Hình 4.26: Sơ đồ lắp đặt cảm biến DFM8.

67

Hình 4.27a: Sơ đồ lắp đặt cảm biến DFM8 tách rời.

68

Hình 4.27b: Sơ đồ lắp đặt cảm biến DFM8 không tách rời.

69

Hình 4.28: Kích thƣớc cảm biến DFM8.

69

Hình 4.29: Sơ đồ mạch điện cảm biến DFM8.

71

Hình 4.30: Board mạch hiển thị LCD.

71

Hình 4.31a: Phía trƣớc màn hình LCD.

72

Hình 4.31b: Phía sau màn hình LCD.

72

ix

Hình 4.32: Lắp đặt cảm biến lên động cơ.

74

Hình 4.33: Lắp đặt LCD lên taplo.

74

Hình 4.34: Đồ thị biểu diễn ảnh hƣởng tốc độ xe giƣờng nằm và lƣợng tiêu

76

hao nhiên liệu.
Hình 4.35: Đồ thị biểu diễn ảnh hƣởng tốc độ xe khách 50 chỗ ngồi và lƣợng

78

tiêu hao nhiên liệu.
Hình 4.36: Đồ thị biểu diễn ảnh hƣởng tốc độ xe Containel đầu kéo và lƣợng

79

tiêu hao nhiên liệu
Hình 4.37: Đồ thị biểu diễn ảnh hƣởng tốc độ xe và công suất của động cơ

80

CUMMINS EPA 93.
Hình 4.38: Đồ thị biểu diễn ảnh hƣởng tốc độ xe và lƣợng tiêu hao nhiên liệu

81

của động cơ CUMMINS EPA 93.
Hình 4.39: Đƣờng đặc tính ngoài của động cơ D6AC.

81

Hình 4.40: Chu trình thử xe thực tế.

82

Hình 4.41: So sánh tiêu hao nhiên liệu xe SAMCO PRIMAS H.45B qua thực

84

nghiệm với các giá trị tính toán lý thuyết.

x


DANH SÁCH CÁC BẢNG
BẢNG

TRANG

Bảng 2.1. Các đơn vị đo lƣờng sử dụng trong nội dung thuyết minh.

4

Bảng 2.2: Tiêu chuẩn thử động cơ của một số nƣớc phát triển.

8

Bảng 2.3: Giá trị của hệ số cản lăn f.

12

Bảng 2.4: Giá trị của hệ số cản không khí K và diện tích cản chính diện S.

15

Bảng 3.1: Thông số kỹ thuật một số xe khách giƣờng nằm thông dụng tại Việt

33

Nam.
Bảng 3.2: Tính tiêu hao nhiên liệu xe Samco Primas H.45b theo công thức

37

(II.29).
Bảng 3.3: Tính tiêu hao nhiên liệu xe Samco Primas H.45b theo công thức

38

(II.47).
Bảng 3.4: Tính tiêu hao nhiên liệu xe Transinco 1-5 K46 Universe theo công

39

thức (II.29).
Bảng 3.5: Tính tiêu hao nhiên liệu xe Transinco 1-5 K46 Universe theo công

40

thức (II.47).
Bảng 3.6: Tính tiêu hao nhiên liệu xe Mobihome Hb 120sld ThacoAuto theo

41

công thức (II.29).
Bảng 3.7: Tính tiêu hao nhiên liệu xe Mobihome Hb 120sld ThacoAuto theo

42

công thức (II.47).
Bảng 3.8: Tổng hợp tiêu hao nhiên liệu các loại xe khách thông dụng.

43

Bảng 4.1: Các tham số của hai loại chu trin
̀ h thử.

47

Bảng 4.2: So sánh giữa sự thay đổi độ chênh áp với lƣu lƣợng tƣơng ứng.

57

Bảng 4.3: Dụng cụ, thiết bị thí nghiệm.

73

Bảng 4.4: Đối tƣợng thí nghiệm.

73

Bảng 4.5: Các nguyên nhân hƣ hỏng khi thực nghiệm.

75

Bảng 4.6: Tiêu hao nhiên liệu trên xe khách 45 giƣờng nằm.

76

Bảng 4.7: Tiêu hao nhiên liệu trên xe khách 47 chỗ ngồi.

77

xi


Bảng 4.8: Tiêu hao nhiên liệu trên xe Containel đầu kéo.

79

Bảng 4.9: Tổng hợp tiêu hao nhiên liệu trên 3 xe thực nghiệm.

82

Bảng 4.10: Bảng tính toán tiêu hao nhiên liệu trung bình của xe SAMCO

83

PRIMAS H.45B model 2012.
Bảng 4.11: Bảng tính toán tiêu hao nhiên liệu trung bình của xe SAMCO

83

WENDA 47 model 2012.
Bảng 4.12: Bảng tính toán tiêu hao nhiên liệu trung bình của xe
INTERNATIONAL model 1993.

xii

83


CHƢƠNG 1
TỔNG QUAN ĐỀ TÀI
1.1. Tính cấp thiết của đề tài.
Xe bus 2 tầng bắt đầu đƣợc sử dụng tại Việt Nam từ tháng 5 năm 2005 tại thành phố
Hồ Chí Minh phục vụ cho việc di chuyển trong nội thành, xe chủ yếu chạy các tuyến
trong thành phố, với ƣu điểm có thể phục vụ số lƣợng hành khách đông. Tuy nhiên, để
phát triển xe khách 2 tầng phải phát triển cơ sở hạ tầng về giao thông cũng nhƣ về phân
luồng tuyến mà xe khách 2 tầng đi qua, ngành giao thông công chính thành phố phải
phối hợp với ngành điện lực và bƣu điện đã tiến hành rà soát để nâng cao các đƣờng
dây điện, điện thoại, đồng thời cải tạo, giảm độ dốc tại các cây cầu để đảm bảo an toàn
cho xe lƣu thông. Chính vì vậy, hiện nay sự phát triển xe bus 2 tầng tại nội thành còn
hạn chế.

Năm 2007, Công ty xe khách Hoàng Long đã bắt đầu sử dụng xe khách giƣờng nằm
2 tầng vào kinh doanh. Đến nay, xe khách giƣờng nằm 2 tầng đƣợc sử dụng rất rộng rải
tại các doanh nghiệp vận tải đƣờng dài, với ƣu điểm tạo cảm giác thoải mái cho hành
khách nhất là trên những quảng đƣờng xa, một số xe còn đƣợc trang bị phòng vệ sinh.
Đây là phƣơng tiện giao thông mới, với kích thƣớc lớn, động cơ mới, vì vậy có rất
nhiều vấn đề cần nghiên cứu nhƣ tính ổn định, khả năng phanh, khả năng quay vòng,
…, một trong những vấn đề rất quan trọng đối với phƣơng tiện giao thông này là tính
kinh tế về tiêu hao nhiên liệu của xe khách giường nằm 2 tầng, tính hiệu quả khi sử
dụng vào điều kiện thực tế ở Việt Nam.
1.2. Các đề tài nghiên cứu trong và ngoài nƣớc.
1.2.1. Các đề tài nghiên cứu ngoài nƣớc.
National Academy of Sciences (2010), Technologies and approaches to reducing the
fuel consumption of medium- and heavy-duty vehicles [7], Công nghệ và phƣơng pháp
tiếp cận để giảm tiêu thụ nhiên liệu của xe tải trọng trung và lớn: khảo sát các quy định
về tiết kiệm nhiên liệu tại Mỹ, châu Âu, châu Á, xem xét và đánh giá các công nghệ để
giảm tiêu thụ nhiên liệu, đánh giá trực tiếp và gián tiếp lợi ích của việc tích hợp công
1


nghệ giảm tiêu thụ nhiên liệu đối với xe cơ giới, xem xét một số hậu quả ngoài ý muốn
khi áp dụng công nghệ giảm tiêu thụ nhiên liệu, xem xét đề xuất một số quy định mới
về tiết kiệm nhiên liệu.
Marc Ross (2004) “Fuel efficiency and the physics of automobiles” [6], Lý thuyết
và tiết kiệm nhiên liệu trên ô tô, đƣa ra công thức tính tiêu hao nhiên liệu phụ thuộc vào
tải trọng và hiệu suất truyền lực, phân tích áp dụng công thức tính đối với một số loại
xe thông dụng tại Mỹ nhƣ: ô tô 4 chỗ, xe bán tải, xe tải nhẹ.
Dr. Daniel A. Crowl (2010), (Theoretical Fuel Consumption and Power) [8], lý
thuyết tiêu thụ nhiên liệu và năng lƣợng: tính toán nhanh chóng tiêu hao nhiên liệu khác
nhau và hoạt động của chúng , tính toán này không xem xét tỷ lệ đốt cháy nhiên liệu
cũng nhƣ áp lực tối đa đƣợc tạo ra bởi quá trình cháy, những thay đổi từ nhiên liệu sẽ

có ảnh hƣởng đến hiệu suất động cơ.
National Academy of Sciences (1992), Automotive Fuel Economy “HOW FAR
SHOULD WE GO?” [9], tiết kiệm nhiên liệu trong ô tô “Chúng ta đi đƣợc bao lâu
nữa?”. Báo cáo này trình bày kết quả của nghiên cứu đƣợc tiến hành bởi Ủy ban NRC
về tiết kiệm nhiên liệu của xe tải nhẹ nói riêng. Tính toán các khoản phí môi trƣờng cho
các loại xe khác nhau dựa trên những yếu tố: cân bằng một loạt các lợi ích xã hội, các
mục tiêu môi trƣờng, lợi ích cho an ninh quốc gia và kinh tế và giảm sự phụ thuộc vào
dầu mỏ. Ủy ban NRC đƣa ra các kiến nghị từ các kết quả nghiên cứu.
1.2.2. Các đề tài nghiên cứu trong nƣớc.
Tình hình nghiên cứu trong nƣớc ta về tính kinh tế trong sử dụng các phƣơng tiện
giao thông cụ thể còn hạn chế, chỉ có một số thông tin liên quan nhƣ:
Huỳnh Bá Vang (2011), luận văn thạc sĩ, nghiên cứu thực nghiệm tính năng kinh tế
kỹ thuật của ô tô sử dụng xăng A95 pha 10% ethanol, Đại học Đà Nẵng, 2011: nghiên
cứu thực nghiệm về tính năng động lực học của ô tô trên băng thử CD-48”, tiêu hao
nhiên liệu xăng A95, E10 cho mọi chế độ vận hành, phân tích đánh giá kết quả thực
nghiệm, so sánh kết quả cho bởi thực nghiệm khi sử dụng 2 loại nhiên liệu xăng A95
trên thị trƣờng và E10.
Phạm Gia Nghi (2007), định mức nhiên liệu trong vận tải bằng ô tô: phƣơng pháp
2


tính định mức nhiên liệu K1 trên ô tô, khảo sát và tính định mức nhiên liệu K1 trên một
số xe ô tô.
1.3. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu.
Do bƣớc đầu nghiên cứu nên đề tài chỉ chú trọng về tính toán tính kinh tế của một số
xe khách giƣờng nằm 2 tầng tiêu biểu. Về sau sẽ mở rộng và phát triển áp dụng toán
tính kinh tế của nhiều loại ô tô khác.
1.4. Ý nghĩa khoa học và tính thực tiễn của đề tài.
Mục đích của đề tài là tính toán tính kinh tế của xe khách giƣờng nằm, gồm:
-Tính toán lý thuyết tiêu hao nhiên liệu của một số xe khách giƣờng nằm 2 tầng.

-Thử nghiệm thực tế xe mẫu hoạt động trên đƣờng để so sánh và đánh giá.
- Từ thực tế sử dụng, ta có thể đề xuất một số giải pháp để nâng cao chất lƣợng kinh
tế của xe khách giƣờng nằm 2 tầng.
Đề tài góp phần vào việc tìm hiểu sâu, rõ ràng hơn về phƣơng tiện giao thông mới,
góp phần vào việc sử dụng hợp lý, hiệu quả hơn xe khách giƣờng nằm 2 tầng.
1.5. Phƣơng pháp nghiên cứu.
Trong quá trình nghiên cứu thực hiện đề tài thì có hai phƣơng pháp theo kế hoạch sẽ
đƣợc áp dụng:
- Nghiên cứu lý thuyết toán tiêu hao nhiên liệu bằng các công thức lý thuyết.
- Thực nghiệm trên một số xe khách giƣờng nằm về tiêu hao nhiên liệu bằng cảm
biến.
- Từ đó, so sánh với thực tế sử dụng, cũng nhƣ so sánh tính kinh tế với các phƣơng
tiện chuyên chở hành khách khác.
1.6. Kế hoa ̣ch thƣc̣ hiên.
̣
Thời gian thực hiện từ tháng 11/2013 đến tháng 8/2014
- Tính toán tiêu hao nhiên liệu, tính kinh tế bằng các công thức lý thuyết.
- Thử xe và xác định tiêu hao nhiên liệu thực tế.
- So sánh các số liệu thực tế và lý thuyết.
- Đề xuất giải pháp nâng cao tính kinh tế.
- Kết luận và đánh giá.
3


CHƢƠNG 2
CƠ SỞ LÝ THUYẾT
Bảng 2.1. Các đơn vị đo lƣờng sử dụng trong nội dung thuyết minh.
Đại lƣợng

Hệ số chuyển đổi giữa đơn vị

Ký hiệu

Đơn vị

Chiều dài

l

m

1 inch = 2,54 cm = 0,0254 m

Vận tốc dài

v

m/s

1m / s = 3,6 km / h

Vận tốc góc



rad/s

Số vòng quay

n

Vòng/phút

Gia tốc

j

m/s2

Gia tốc góc



rad/s2

Lực

P

N

Trọng lƣợng

G

N

Khối lƣợng

m

kg

Áp suất

q

N/m2

Ứng suất



N/m2

Mômen quay

Me

N.m

1Nm ≈ 0,1 kG.m

Công

L

J

1J = 1Nm ≈ 0,1 kG.m

Công suất

Ne

w
0

cơ bản và đơn vị cũ

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

1w = 1J/s 0,1 kGm/s
1w 1/736 (HP)
T = t + 2730

Nhiệt độ

T

Nhiệt lƣợng

Q

J

1J  2,4.10-3 kcal

Nhiệt dung riêng

C

J / kg.độ

1J/kgđộ  2,4.10-3kcal/kg.độ

Thời gian

t

s

K

(T: độ Kenvin, t: độ Xenxiut)

4


2.1. Đặc tính động cơ.
Để xác định đƣợc lực hoặc mômen tác dụng lên các bánh xe chủ động của ô tô cần
phải nghiên cứu đƣờng đặc tính tốc độ của động cơ loại piston. Đƣờng đặc tính tốc độ
của động cơ là các đồ thị chỉ sự phụ thuộc của công suất có ích Ne (W), mômen xoắn có
ích Me (Nm), tiêu hao nhiên liệu trong một giờ GT và suất tiêu hao nhiên liệu ge theo số
vòng quay ne (v/p) hoặc theo tốc độ góc e (rad/s) của trục khuỷu động cơ.
Đƣờng đặc tính tốc độ của động cơ nhận đƣợc bằng cách thí nghiệm ô tô trên bệ
thử.
Khi thí nghiệm động cơ trên bệ thử ở chế độ cung cấp nhiên liệu cực đại, (tức là lúc
mở bƣớm ga hoàn toàn) đối với động cơ xăng hoặc đặc thanh răng của bơm cao áp ứng
với chế độ cung cấp nhiên liệu hoàn toàn đối với động cơ diesel chúng ta sẽ có đƣờng

đặc tính ngoài của động cơ.
2.1.1. Đặc tính tốc độ ngoài của động cơ xăng.
Tốc độ góc emin của trục khuỷu là tốc độ góc nhỏ nhất mà động cơ có thể làm
việc ổn định ở chế độ toàn tải. Khi tăng tốc độ góc thì mômen và công suất của động cơ
tăng lên.

Hình 2.1: Đƣờng đặc tính ngoài của động cơ xăng không hạn chế tốc độ góc.
Mômen xoắn đạt giá trị cực đại Memax ứng với tốc độ góc M và công suất đạt
giá trị cực đại Nemax ở tốc độ góc N. Các giá trị Nemax , Memax và tốc độ góc tƣơng ứng
với các giá trị trên M và N đƣợc chỉ dẫn trong các đặc tính kỹ thuật của động cơ.
Động cơ ô tô chủ yếu làm việc trong vùng M - N .
5


Khi tăng tốc độ góc của trục khuỷu lớn hơn giá trị N thì công suất sẽ giảm, do
hổn hợp khí nạp kém và do tăng tổn thất ma sát trong động cơ. Ngoài ra khi tăng tốc độ
góc làm tăng tải trọng động gây hao mòn nhanh các chi tiết của động cơ. Vì thế khi
thiết kế ô tô du lịch thì tốc độ góc của trục khuỷu động cơ tƣơng ứng với tốc độ cực đại
của ô tô trên đƣờng nhựa tốt nằm ngang không vƣợt quá 10- 20% so với tốc độ góc N
Công suất của động cơ Ne với hai thành phần:
-

Mômen xoắn Me (Nm ).

-

Tốc độ góc e (rad/s)

Giữa chúng có quan hệ giữa công suất, mômen xoắn, tốc độ góc nhƣ sau:
Ne = Me. e

Đặc tính ngoài là mối quan hệ giữa công suất Ne, mômen xoắn Me và tốc độ góc
e khi cung cấp nhiên liệu tối đa Ne (e), Me (e),   100%
 : góc mở bƣớm ga

Hình 2.2: Đƣờng đặc tính ngoài của động cơ xăng có hạn chế tốc độ góc.
2.1.2. Đƣờng đặc tính ngoài của động cơ diesel.
Trong hành trình không tải, động cơ có tốc độ góc chạy không tải vk.
Khi suất hiện tải thì bộ điều tốc sẽ tăng lƣợng nhiên liệu cung cấp vào trong xy lanh
động cơ, nhờ vậy mà công suất và mômen của động cơ tăng lên, đồng thời số vòng
quay của trục khuỷu động cơ có giảm đi. Khi thanh răng bơm cao áp dịch chuyển tới vị
trị tính toán nhất định (do tác dụng của bộ điều tốc) tƣơng ứng với lƣợng tiêu hao nhiên
liệu ít nhất thì công suất của động cơ là cực đại (điểm c trên hình 2.3)
6


Hình 2.3: Đƣờng đặc tính tốc độ ngoài của động cơ diesel.
Công suất của động cơ khi làm việc có bộ điều tốc đƣợc gọi là công suất định
mức của động cơ Nn, mômen xoắn ứng với công suất cực đại đƣợc gọi là mômen xoắn
định mức Mn, tốc độ góc ứng với công suất cực đại gọi là tốc độ góc định mức n.
Khoảng biến thiên tốc độ n - ck
Các đƣờng đồ thị nằm trong khoảng tốc độ từ n - ck là các đƣờng đồ thị có
điều tốc, còn các đƣờng đồ thị nằm trong khoảng tốc độ từ n đến M là các đƣờng đồ
thị không có điều tốc. Vùng từ n đến ck các đƣờng Ne và Me có dạng đƣờng thẳng.
2.1.3. Một số điểm quan trọng trên đƣờng đặc tính.
Chế độ công suất cực đại: Nemax tƣơng ứng với MeN và N
Nemax =MeN . N (W)
Chế độ mômen xoắn cực đại: Memax tƣơng ứng với NeM và M
NeM = Memax. M
Hệ số thích ứng của động cơ theo mômen xoắn là tỷ số giữa mômen xoắn cực
đại và mômen xoắn ứng với chế độ công suất cực đại.

K= Memax/ MeN

(II.1)

- Động cơ xăng K = 1,1 : 1,2
- Động cơ diesel K = 1,1 : 1,15
Chú ý: Tiêu chuẩn thử động cơ để nhận đƣợc đƣờng đặc tính ngoài ở mỗi nƣớc
khác nhau, vì vậy cùng một động cơ nhƣng thử ở những nƣớc khác nhau sẽ cho ta
những giá trị công suất khác nhau.
7


Bảng 2.2: Tiêu chuẩn thử động cơ của một số nƣớc phát triển.
Ký hiệu tiêu
chuẩn thử
và tên nƣớc

Nhiệt

Độ ẩm

độ

tƣơng

00 C

đối %

720

20

50

760

20

50

746,5

29,4

50

729

29,4

50

749

29,4

50

760

15

50

Áp suất
Các thiết bị tháo ra khi thử

thấp

Bộ tiêu âm két nƣớc, quạt gió các
GOST (Nga) thiết bị phục vụ cho gầm xe (máy nén
khí, bơm của cƣờng hóa lái vv…)
Két nƣớc, các thiết bị phục vụ cho

DIN

(CHLB Đức) gầm xe
SAE (Mỹ
trƣớc 1974)

Bộ tiêu âm bộ lọc không khí, máy
phát điện, két nƣớc, quạt gió, các thiết
bị phục vụ cho gầm xe

SAE (Mỹ,

Két nƣớc, các thiết bị phục vụ cho

sau 1974)

gầm xe

BS (Anh)
JIS (Nhật)

Két nƣớc, các thiết bị phục vụ cho
gầm xe
Bộ tiêu âm, két nƣớc, các thiết bị
phục vụ cho gầm xe

Nhƣ vậy khi sử dụng đƣờng đặc tính ngoài nhận đƣợc bằng thực nghiệm để tính
toán sức kéo cần biết rõ các đƣờng đặc tính ấy nhận đƣợc theo tiêu chuẩn thử nào.
2.1.4. Công thức S.R.Lây Đécman.
Khi không có đƣờng đặc tính ngoài của động cơ bằng thực nghiệm, ta có thể xây
dựng đƣờng đặc tính nói trên nhờ công thức kinh nghiệm của S.R.Lây Đécman.
Ne = Nemax. [a

ne
nN

+ b(

ne
nN

)2 - c(

ne
nN

)3] (kW)

(II.2)

Với: Ne, ne (v/ph) - công suất hữu ích của động cơ và số vòng quay của trục
khuỷu ứng với một điểm bất kỳ của đồ thị đặc tính ngoài.
Nemax, nN công suất có ích cực đại và số vòng quay ứng với công suất đó.
a, b, c là các hệ số thực nghiệm đƣợc chọn theo loại động cơ nhƣ sau:
8


Đối với động cơ xăng:

a=b=c=1

Đối với động cơ diesel 2 kỳ:

a =0.87; b = 1,13; c = 1

Đối với động cơ diesel 4 kỳ có buồng cháy trực tiếp:

a = 0.5; b = 1.5; c = 1

Đối với động cơ diesel 4 kỳ có buồng cháy dự bị:

a = 0.6; b = 1,4; c = 1

Đối với động cơ diesel 4 kỳ có buồng cháy xoáy lốc:

a = 0.7; b = 1.3; c = 1

Cho các trị số ne khác nhau, dựa theo công thức (II-2) sẽ tính đƣợc công suất Ne
tƣơng ứng và vẽ đồ thị Ne = f(ne)
Có các giá trị Ne, ne tính đƣợc các giá trị mômen xoắn Me của động cơ theo công
thức sau:
Me =
Trong đó:

10 4 N e

(II.3)

1,047n e

Ne - công suất của động cơ (kW)
ne - số vòng quay của trục khuỷu (v/p)
Me- mômen xoắn của động cơ (N.m)

Vậy sau khi xây dựng đƣợc đƣờng đặc tính tốc độ ngoài của động cơ chúng ta có
cơ sở để nghiên cứu tính chất động lực học của ô tô.
2.2. Động lực học chuyển động ô tô.
Xét ô tô chuyển động lên dốc không ổn định nhƣ trên hình 2.5 trình bày sơ đồ các
lực và mômen tác dụng lên ôtô đang chuyển động tăng tốc ở trên dốc. Ý nghĩa của các
ký hiệu ở trên hình vẽ nhƣ sau:
G

– Trọng lƣợng toàn bộ của ôtô.

Pk

– Lực kéo tiếp tuyến ở các bánh xe chủ động.

Pf1 – Lực cản lăn ở các bánh xe cầu trƣớc.
Pf2 – Lực cản lăn ở các bánh xe cầu sau.
Pw

– Lực cản không khí.

Pi

– Lực cản lên dốc.

Pj

– Lực cản quán tính khi xe chuyển động không ổn định (có gia tốc).

Mf1 – Mômen cản lăn ở các bánh xe cầu trƣớc.
Mf2 – Mômen cản lăn ở các bánh xe cầu sau.
9




– Góc dốc của mặt đƣờng.

f

– Hệ số cản lăn.

rb

– Bán kính tính toán của bánh xe.

hg

– Chiều cao trong tâm xe.

L

– Chiều dài cơ sở của ô tô.

Z1, Z2 – Phản lực pháp tuyến của mặt đƣờng tác dụng lên các bánh xe ở cầu trƣớc
và cầu sau.
Mj1, Mj2 – Mômen cản quán tính của bánh xe, thông thƣờng trị số này nhỏ nên
có thể bỏ qua.

Hình 2.4: Sơ đồ các lực và mômen tác dụng lên ôtô khi chuyển động lên dốc.

10