Đánh giá tiêu hao nhiên liệu của ô tô sử dụng hộp số vô cấp CVT so với ô tô sử dụng hộp số thông thường

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

NGUYỄN TRẦN PHÚC

ĐÁNH GIÁ TIÊU HAO NHIÊN LIỆU CỦA Ô TÔ
SỬ DỤNG HỘP SỐ VÔ CẤP CVT SO VỚI Ô TÔ
SỬ DỤNG HỘP SỐ THÔNG THƢỜNG

LUẬN VĂN THẠC SĨ
KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC

Đà Nẵng - 2018


ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

NGUYỄN TRẦN PHÚC

ĐÁNH GIÁ TIÊU HAO NHIÊN LIỆU CỦA Ô TÔ
SỬ DỤNG HỘP SỐ VÔ CẤP CVT SO VỚI Ô TÔ
SỬ DỤNG HỘP SỐ THÔNG THƢỜNG
Chuyên ngành : KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC
Mã số

: 8520116

LUẬN VĂN THẠC SĨ

NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC

TS. LÊ VĂN TỤY

Đà Nẵng - 2018


LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan luận văn Thạc sĩ “ Đánh giá tiêu hao nhiên liệu của ô tô sử
dụng hộp số vô cấp CVT so với ô tô sử dụng hộp số cơ khí ” đây là công trình nghiên
cứu của riêng tôi. Mọi kết quả nghiên cứu cũng như ý tưởng của tác giả khác nếu có
đều được trích dẫn đầy đủ.
Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công
bố trong bất kỳ công trình nào khác.
Luận văn này cho đến nay vẫn chưa hề được bảo vệ tại bất kỳ một hội đồng bảo vệ
luận văn thạc sĩ nào trên toàn quốc cũng như ở nước ngoài và cho đến nay vẫn chưa
hề được công bố trên bất kỳ phương tiên thông tin nào.
Tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm về những gì mà tôi đã cam đoan trên đây.

Đà Nẵng, ngày 10 tháng 09 năm 2018.
Tác giả

NGUYỄN TRẦN PHÚC


LỜI CẢM ƠN
Tác giả xin bày tỏ lòng cảm ơn chân thành đến:
Thầy giáo hướng dẫn: TS. Lê Văn Tụy đã tận tình chỉ dẫn, giúp đỡ tác giả hoàn
thành luận văn này.
Các Thầy Cô Khoa Cơ Khí Giao Thông, Trường Đại Học Bách Khoa, Đại Học
Đà Nẵng đã luôn tận tình chỉ dẫn, giúp đỡ trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu.
Lãnh đạo Trung tâm Đăng Kiểm Xe Cơ Giới Đà Nẵng đã tạo mọi điều kiện cho

việc học tập, nghiên cứu, tiến hành luận văn.
Gia đình và toàn thể anh em, bạn bè, đồng nghiệp đã quan tâm, động viên, giúp đỡ
trong suốt quá trình thực hiện luận văn.

Tác giả

NGUYỄN TRẦN PHÚC


MỤC LỤC
TÓM TẮT ...................................................................................................................... 2
Bảng danh mục các thuật ngữ viết tắt ............................................................................ 3
Bảng danh mục các ký hiệu............................................................................................ 4
Danh mục các hình ......................................................................................................... 4
Danh mục các bảng ........................................................................................................ 7
I. Lý do chọn đề tài......................................................................................................... 8
II. Mục tiêu nghiên cứu .................................................................................................. 8
III. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu ............................................................................ 8
IV. Phương pháp nghiên cứu.......................................................................................... 8
V. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn ................................................................................... 9
VI. Dự kiến kết quả đạt được ......................................................................................... 9
VII. Nội dung nghiên cứu và cấu trúc luận văn ............................................................. 9
CHƯƠNG I. TỔNG QUAN VỀ TIÊU HAO NHIÊN LIỆU Ô TÔ ............................. 10
1.1. TÌNH HÌNH SỬ DỤNG NHIÊN LIỆU HÓA THẠCH VÀ VẤN ĐỀ Ô NHIỄM
MÔI TRƯỜNG DO CÁC PHƯƠNG TIỆN GIAO THÔNG GÂY RA ...................... 10
1.1.1 Tình hình sử dụng nhiên liệu hóa thạch và vấn đề cạn kiệt dầu mỏ ................... 10
1.1.2. Vấn đề ô nhiễm môi trường do các phương tiện giao thông gây ra ................... 13
1.2 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG HIỆU QUẢ VÀ TIẾT KIỆM NHIÊN
LIỆU CHO Ô TÔ TRÊN THẾ GIỚI ........................................................................... 17
1.2.1. Tình hình nghiên cứu sử dụng hiệu quả và tiết kiệm nhiên liệu ô tô ................. 17

1.2.2. Tình hình nghiên cứu về công nghệ hộp số vô cấp CVT ................................... 18
1.3. TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TIẾT KIỆM NHIÊN LIỆU CHO Ô TÔ Ở VIỆT
NAM............................................................................................................................. 19
1.4. KẾT LUẬN CHƯƠNG ......................................................................................... 20
CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ TIÊU HAO NHIÊN LIỆU Ô TÔ ................. 21
2.1. ĐƯỜNG ĐẶC TÍNH TIÊU HAO NHIÊN LIỆU Ô TÔ ....................................... 21
2.1.1. Phương trình tiêu hao nhiên liệu ô tô. ................................................................ 21
2.1.2. Đừơng đặc tính tiêu hao nhiên liệu của ô tô khi chuyển động ổn định .............. 23
2.1.3. Tính kinh tế nhiên liệu của ô tô khi chuyển động không ổn định ...................... 25
2.2. CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN TIÊU HAO NHIÊN LIỆU Ô TÔ ............... 28
2.2.1. Ảnh hưởng của các thông số vận hành ............................................................... 28
2.2.3. Ảnh hưởng của hộp số cơ khí đến tiêu hao nhiên liệu ô tô ................................ 30
2.2.4. Ảnh hưởng của hộp số vô cấp đến tiêu hao nhiên liệu ô tô................................ 32
2.3. HỘP SỐ VÔ CẤP CVT TRÊN XE KHẢO SÁT ................................................. 40
2.3.1. Nguyên lý làm việc hộp số vô cấp CVT-K111F trên xe Toyota Vios E............ 42
2.3.2. Bộ truyền động bánh đai .................................................................................... 42
2.3.3. Nguyên lý chuyển số .......................................................................................... 44
2.3.4. Hệ thống điều khiển điện- thuỷ lực .................................................................... 45


CHƯƠNG III. THỰC NGHIỆM ĐO TIÊU HAO NHIÊN LIỆU Ô TÔ ..................... 47
3.1. GIỚI THIỆU TRANG THIẾT BỊ THÍ NGHIỆM ................................................ 47
3.1.1 Thiết bị chẩn đoán đa năng OBD Link ............................................................... 47
3.1.2. Vấn đề lưu trữ dữ liệu từ OBD Link .................................................................. 51
3.1.3. Xe thử nghiệm .................................................................................................... 51
3.2. PHƯƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM ĐO TIÊU HAO NHIÊN LIỆU Ô TÔ ......... 53
3.2.1. Các phương pháp thử nghiệm chạy xe ............................................................... 53
3.2.2. Quy trình chạy xe thử nghiệm trên đường thực tế ............................................. 53
3.2.3. Điều kiện thực nghiệm chạy xe trên đường thực tế ........................................... 54
3.2.4. Phương pháp pháp xử lý dữ liệu thử nghiệm tiêu hao nhiên liệu ...................... 56

3.3. TỔ CHỨC THỰC NGHIỆM ................................................................................ 57
3.3.1. Nội dung thử nghiệm ......................................................................................... 57
3.3.2 Quy trình vận hành thử nghiệm xe Toyota Vios trên đường thực tế................... 57
3.3.3. Kết quả thử nghiệm ............................................................................................ 58
CHƯƠNG IV. KẾT QUẢ VÀ ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ ............................................ 72
4.1. PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ THỰC NGHIỆM ........................................................ 72
4.1.1. Phương pháp xử lý dữ liệu tức thời .................................................................... 72
4.1.2. Phương pháp xử lý dữ liệu gần đúng ................................................................. 73
4.2. KẾT QUẢ PHÂN TÍCH ĐÁNH GIÁ DỮ LIỆU THỬ NGHIỆM ...................... 74
4.2.1. Mức tiêu hao nhiên liệu ô tô khi vận hành xe với tốc độ hằng số ...................... 74
4.2.2. Mức tiêu hao nhiên liệu ô tô khi vận hành xe có gia tốc .................................... 76
4.3. KẾT LUẬN CHƯƠNG ......................................................................................... 81
KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI ..................................................... 82
KẾT LUẬN .................................................................................................................. 82
HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI ................................................................................. 82
Tài liệu tham khảo ........................................................................................................ 83
Bảng phụ lục................................................................................................................. 85
Phụ lục 1. Số liệu thực nghiệm đo tiêu hao nhiên liệu đường nội thành...................... 85
Phụ lục 2. Số liệu thực nghiệm đo tiêu hao nhiên liệu đường ngoại thành. ................. 87
Phụ lục 3. Số liệu thực nghiệm đo tiêu hao nhiên liệu đường dốc. .............................. 89
Phụ lục 4. Số liệu thực nghiệm đo tiêu hao nhiên liệu tốc độ không đổi 90 km/h và 80
km/h. ............................................................................................................................. 91
Phụ lục 5. Số liệu thực nghiệm đo tiêu hao nhiên liệu tốc độ không đổi 70 km/h và 60
km/h. ............................................................................................................................. 93
Phụ lục 6. Số liệu thực nghiệm đo tiêu hao nhiên liệu tốc độ không đổi 50 km/h và 40
km/h. ............................................................................................................................. 94
Phụ lục 7. Số liệu thực nghiệm đo tiêu hao nhiên liệu tốc độ không 30 km/h. ............ 95


2

ĐÁNH GIÁ TIÊU HAO NHIÊN LIỆU CỦA Ô TÔ SỬ DỤNG HỘP SỐ VÔ CẤP CVT SO
VỚI Ô TÔ SỬ DỤNG HỘP SỐ CƠ KHÍ
TÓM TẮT
Hộp số vô cấp CVT (Continuously Variable Transmission) là hộp số điều khiển tự động hóa cũng
giống với hộp số tự động AT (Automatic Transmission) , bao gồm biến mô thủy lực. Nhưng khác với
hộp số AT, hộp số vô cấp CVT không dùng các bánh răng hay cơ cấu hành tinh để thay đổi tỷ số
truyền mà dùng bộ truyền động bánh đai. Các bánh đai chủ động và bị động có thể thay đổi được
đường kính, giá trị đường kính này có thể thay đổi trong phạm vi giới hạn bởi đường kính lớn nhất và
nhỏ nhất của mỗi bánh đai. Do đó, sự thay đổi tỷ số truyền diễn ra trong một dải rộng được giới hạn
bởi tỷ số truyền lớn nhất và nhỏ nhất được xác định bởi kích thước giới hạn của bánh bị động và bánh
chủ động. Vì vậy, quá trình chuyển số êm dịu nhanh chóng và không tổn thất công suất như hộp số có
cấp khác mà không giảm hiệu quả tiêu hao nhiên liệu. Đề tài đi sâu vào nghiên cứu lý thuyết ảnh
hưởng của hộp số vô cấp CVT đến tính kinh tế nhiên liệu ô tô. Bên cạnh tính toán lý thuyết, đề tài đã
tiến hành thực nghiệm đánh giá tiêu hao nhiên liệu của xe TOYOTA VIOS cho cả hai phiên bản trang
bị hộp số vô cấp CVT và hộp số cơ khí MT. Nhằm đánh giá kiểm chứng lý thuyết, kiểm chứng với
công bố của nhà sản xuất và đồng thời đưa ra các kết luận về tiêu hao nhiên liệu của ô tô trang bị
hộp số khác nhau trên các loại đường khác nhau.

Từ khóa: Hộp số vô cấp , tiêu hao nhiên liệu, nhiên liệu hóa thạch, ô nhiễm môi
trường, khí thải ô tô,...
EVALUATION OF FUEL CONSUMPTION USING THE AUTOMATIC CONTINOUSLY
VARYABLE TRANSMISSION WITH AUTOMATIC MECHANICAL TRANSMISSION
ABSTRACT
CVT transmission (Continuously Variable Transmission) are automation transmission that are
similar to AT transmissions (Automatic Transmission) , including hydraulic torque converter.
Different from the AT transmissions , CVT transmissions do not use gears or planetary gear to change
gear ratios. It use the belt drive. The primary pulley and the secondary pulley is able to vary in
diameter, which all of them may vary within the limits of the largest and smallest diameter of each
pulley. Therefore, the change in transmission ratio occurs in a wide band that is limited by the largest
and smallest transmission ratios determined by the limited size of primary pulley and the secondary

pulley. Thus, the shift gear processing smoothly and no longer being loss of power as the other
transmissions are not affected regarding to fuel efficiency. The study of delves into the theory of
influence of CVT transmission on the economics of automotive fuel. Besides theoretical calculations,
the subject has experimented to evaluate the fuel consumption of TOYOTA VIOS for both versions
equipped with CVT transmission and MT transmission. To evaluate the theoretical proof, it is
necessary to verify the manufacturer's declaration and concurrently draw conclusions about the fuel
consumption of different transmissions on different types of road.
Key work: Continuously variable transmission, Fuel consumption, Fossil fuel, Environmental
pollution, Vehicle esmissions,....


3
Bảng danh mục các thuật ngữ viết tắt
TT

Ký hiệu

Tên tiếng Anh

Tên tiếng Việt

1

MT

Manual Transmission

Hộp số điều khiển cơ khí

2

AT

Automatic Transmission

Hộp số tự động

3

CVT

Continuously Variable
Transmission

Hộp số vô cấp

4

DCT

Dual Clutch Transmission

Hộp số ly hợp kép

5

AMT

Automatic Manual Transmission

Hộp số bán tự động

9

PP

Primary Pulley

Bánh đai chủ động

10

SP

Secondary Pulley

Bánh đai bị động

11

P

Parking

số đỗ

12

R

Reverse

Số lùi

13

N

Neutral

Số trung gian

14

D

Drive

Số tiến

15

ECM

Electronic Control Module

Mô đun điều khiển động cơ

16

ECT

Electronic Control Transmission

Hộp số điều khiển điện tử


4
Bảng danh mục các ký hiệu
TT

Ký hiệu

Đơn vị

Mô tả

1

FK

N

Lực kéo tiếp tuyến bánh xe chủ động

2

Ff

N

Lực cản lăn

3

Fi

N

Lực cản lên dốc

4

Fj

N

Lực cản quán tính

5

Fm

N

Lực cản móc kéo

6

f

-

Hệ số cản lăn

7

i

-

Độ dốc của đường

8

𝛼

°

Góc dốc của đường

9

G

Kg

10

𝜓

-

Hệ số cản tổng cộng của đường

11

D

-

Nhân tố động lực học ô tô

12

V

m/s

Vận tốc ô tô

13

J

m/s2

Gia tốc ô tô

14

S

m

Quãng đường ô tô

15

t

s

Thời gian tăng tốc ô tô từ vận tốc V1- V2

16

Rbx

mm

17

𝜂!

-

Hiệu suất hệ số truyền lực

18

𝑖!

-

Tỷ số truyền hệ số truyền lực

19

𝛿!

-

Hệ số tính đến ảnh hưởng của các khối lượng
chuyển động quay trong hệ thống truyền lực

20

g

m/s2

Khối lượng ô tô

Bán kính bánh xe

Gia tốc trọng trường


4

Danh mục các hình
Hình 1. 1. Dàn khoan khai thác dầu tại mỏ Bạch Hổ, TP Vũng Tàu. .......................... 10
Hình 1. 2. Dự báo nhu cầu tiêu thụ các sản phẩm xăng dầu tại ................................... 12
Hình 1. 3. Phát thải các bon-đioxit theo loại nhiên liệu hóa thạch............................... 13
Hình 1. 4. Tỷ lệ các nguồn phát thải ở Việt Nam 2011 và phát thải các chất ô nhiễm do
phương tiện giao thông vận tải gây ra. ......................................................................... 14
Hình 1. 5. Hình thành khí thải trên ô tô sử dụng động cơ đốt trong. ........................... 14
Hình 1. 6. Quá trình ô nhiễm không khí do khí thải động cơ gây ra. ........................... 15
Hình 1. 7. Biểu đồ số lượng các ô tô đang lưu hành tại Việt Nam, năm 2014............. 16
Hình 2. 1. Đồ thị đặc tính tải của động cơ đốt trong………………………………….23
Hình 2. 2. Bản đồ biểu diễn suất tiêu hao nhiên liệu động cơ. ..................................... 24
Hình 2. 3. Đặc tính tiêu hao nhiêu liệu ô tô khi chuyển động ổn định trên các loại
đường khác nhau. ......................................................................................................... 25
Hình 2. 4. Đồ thị chuyển động gia tốc – lăn trơn. ........................................................ 26
Hình 2. 5. Chu kỳ thử nghiệm Urban và Hightway. .................................................... 30
Hình 2. 6. Sơ đồ nguyên lý hộp số điều khiển cơ khí MT. .......................................... 31
Hình 2. 7. Tổn thất công suất trên hộp số MT khi chuyển số. ..................................... 31
Hình 2. 8. Đồ thị phân tích các trạng thái làm việc của ly hợp ma sát. ........................ 32
Hình 2. 9. Sơ đồ nguyên lý hộp số tự động AT kiểu cơ cấu hành tinh. ....................... 33
Hình 2. 10. Sơ đồ nguyên lý hộp số vô cấp CVT......................................................... 34
Hình 2. 11. Sơ đồ truyền động đai của hộp số vô cấp xe Toyota Vios. ....................... 36
Hình 2. 12. Bộ truyền cơ cấu hành tinh trong hộp số tự động AT sử dụng biển mô. .. 37
Hình 2. 13. Bộ truyền động bánh đai – puly. ............................................................... 38
Hình 2. 14. Đồ thị so sánh quan hệ tốc độ của xe với tốc độ động cơ ......................... 39
Hình 2. 15. Đồ thị quan hệ tốc độ cơ và độ mở bướm ga. ........................................... 39
Hình 2. 16. Giản đồ mức tiêu hao nhiên liệu tối ưu và cắt nhiên liệu khi giảm tốc. .... 40
Hình 2. 17. Hộp số CVT – K111F trên xe Toyota Vios E. .......................................... 41
Hình 2. 18. Sơ đồ kết cấu các bánh đai của hộp số CVT-K111F................................. 43
Hình 2. 19. Cấu tạo dây đai thép trên hộp số vô cấp CVT-K313. ............................... 43
Hình 2. 20. Động học số truyền thẳng ( số D). ............................................................ 44

Hình 2. 21. Động học số N và số R .............................................................................. 44
Hình 2. 22. Sơ đồ khối hệ thống điều khiển thủy lực trên hộp .................................... 45
Hình 3. 1. Thiết bị chẩn đoán đa năng OBD Linh-wifi……………………………….48
Hình 3. 2. Dao diện màn hình thiết bị chẩn đoán OBD Link Wifi. ............................. 48
Hình 3. 3. Thiết bị chẩn đoán đa năng OBD link USB và màn hình dao diện............. 50
Hình 3. 4. Dao diện màn hình chính thiết bị OBD Link USB. .................................... 50
Hình 3. 5. Xe thực nghiệm TOYOTA VIOS E. ........................................................... 52


5
Hình 3. 6. Đường thử nghiệm chu trình vận hành gia tốc không đổi- đường dẫn vào
cảng Chân Mây, Thừa Thiên Huế. ............................................................................... 55
Hình 3. 7. Đường thử nghiệm chu trình vận hành có gia tốc- chu trình nội đô, đườn
Nguyễn Văn Linh, TP Đà Nẵng. .................................................................................. 55
Hình 3. 8. Đường thử nghiệm chu trình vận hành có gia tốc – chu trình chạy đường có
độ dốc, đèo Phước Tượng, Thừa Thiên Huế. ............................................................... 55
Hình 3. 9. Dao diện của thiết bị OBD link Wifi khi kết nối với Smart phone. ............ 58
Hình 3. 10. Dao diện của thiết bị OBD link USB khi kết nối với máy tính ................. 59
Hình 3. 11. Diễn biến các đại lượng V[km/h], n[rpm], Gh[lít/h] khi duy trì vận tốc
hằng số V = 30 km/h của xe sử dụng hộp số vô cấp CVT. .......................................... 59
Hình 3. 12. Diễn biến các đại lượng V[km/h], n[rpm], Gh[lít/h] khi duy trì vận tốc
hằng số V = 30 km/h của xe sử dụng hộp số cơ khí MT.............................................. 60
Hình 3. 13. Diễn biến các đại lượng V[km/h], n[rpm], Gh[lít/h] khi duy trì vận tốc
hằng số V = 40 km/h của xe sử dụng hộp số vô cấp CVT. .......................................... 60
Hình 3. 14. Diễn biến các đại lượng V[km/h], n[rpm], Gh[lít/h] khi duy trì vận tốc
hằng số V = 40 km/h của xe sử dụng hộp số cơ khí MT.............................................. 61
Hình 3. 15. Diễn biến các đại lượng V[km/h], n[rpm], Gh[lít/h] khi duy trì vận tốc
hằng số V = 50 km/h của xe sử dụng hộp số vô cấp CVT ........................................... 61
Hình 3. 16. Diễn biến các đại lượng V[km/h], n[rpm], Gh[lít/h] khi duy trì vận tốc
hằng số V = 50 km/h của xe sử dụng hộp số cơ khí thông thường MT . ..................... 62

Hình 3. 17. Diễn biến các đại lượng V[km/h], n[rpm], Gh[lít/h] khi duy trì vận tốc
hằng số V = 60 km/h của xe sử dụng hộp số vô cấp CVT. .......................................... 62
Hình 3. 18. Diễn biến các đại lượng V[km/h], n[rpm], Gh[lít/h] khi duy trì vận tốc
hằng số V = 60 km/h của xe sử dụng hộp số cơ khí thông thường MT. ...................... 63
Hình 3. 19. Diễn biến các đại lượng V[km/h], n[rpm], Gh[lít/h] khi duy trì vận tốc
hằng số V = 70 km/h của xe sử dụng hộp số vô cấp CVT. .......................................... 63
Hình 3. 20. Diễn biến các đại lượng V[km/h], n[rpm], Gh[lít/h] khi duy trì vận tốc
hằng số V = 70 km/h của xe sử dụng hộp số cơ khí thông thường MT. ...................... 64
Hình 3. 21. Diễn biến các đại lượng V[km/h], n[rpm], Gh[lít/h] khi duy trì vận tốc
hằng số V = 80 km/h của xe sử dụng hộp số vô cấp CVT. .......................................... 64
Hình 3. 22. Diễn biến các đại lượng V[km/h], n[rpm], Gh[lít/h] khi duy trì vận tốc
hằng số V = 80 km/h của xe sử dụng hộp số cơ khí thông thường MT. ...................... 65
Hình 3. 23. Diễn biến các đại lượng V[km/h], n[rpm], Gh[lít/h] khi duy trì vận tốc
hằng số V = 90km/h của xe sử dụng hộp số vô cấp CVT. ........................................... 65
Hình 3. 24. Diễn biến các đại lượng V[km/h], n[rpm], Gh[lít/h] khi duy trì vận tốc
hằng số V = 90km/h của xe sử dụng hộp số cơ khí thông thường MT. ....................... 66
Hình 3. 25. Diễn biến các đại lượng V[km/h], n[rpm], Gh[lít/h] khi vận hành xe sử
dụng hộp số vô cấp CVT trong nội đô. ........................................................................ 67


6
Hình 3. 26. Diễn biến các đại lượng V[km/h], n[rpm], Gh[lít/h] theo thời gian khi vận
hành xe sử dụng hộp số cơ khí thông thường MT trong nội đô. .................................. 67
Hình 3. 27. Diễn biến các đại lượng V[km/h], n[rpm], Gh[lít/h] khi vận hành xe từ nội
đô ra ngoại ô với V > 60km/h (xe sử dụng hộp số vô cấp CVT). ................................ 68
Hình 3. 28. Diễn biến các đại lượng V[km/h], n[rpm], Gh[lít/h] khi vận hành xe từ nội
đô ra ngoại ô với V > 60km/h (xe sử dụng hộp số cơ khí thông thường MT). ............ 68
Hình 3. 29. Diễn biến các đại lượng V[km/h], n[rpm], Gh[lít/h] hi vận hành xe duy trì
vận tốc V = 90 km/h (xe sử dụng hộp số vô cấp CVT)................................................ 69
Hình 3. 30. Diễn biến các đại lượng V[km/h], n[rpm], Gh[lít/h] hi vận hành xe duy trì

vận tốc V = 90 km/h (xe sử dụng hộp số cơ khí thông thường MT). ........................... 69
Hình 3. 31. Diễn biến các đại lượng V[km/h], n[rpm], Gh[lít/h] khi vận hành xe qua
đèo dốc Phước Tượng của xe sử dụng hộp số vô cấp CVT ......................................... 70
Hình 3. 32. Diễn biến các đại lượng V[km/h], n[rpm], Gh[lít/h] khi vận hành xe qua
đèo dốc của xe sử dụng hộp số cơ khí thông thường MT ............................................ 70
Hình 4. 1. Diễn biến các đại lượng Qnl, S, Qtb theo thời gian t(s)…………………….72
Hình 4. 2 . Diễn biến mức tiêu hao nhiên liệu Qnl theo tốc độ hằng số ...................... 75
Hình 4. 3. Diễn biến mức tiêu hao nhiên liệu Qnl theo tốc độ hằng số ........................ 76
Hình 4. 4. Diễn biến mức tiêu hao nhiên liệu Q khi vận hành xe ................................ 77
Hình 4. 5. Diễn biến mức tiêu hao nhiên liệu Q khi vận hành xe ................................ 78
Hình 4. 6. Diễn biến mức tiêu hao nhiên liệu Q khi vận hành xe ................................ 78
Hình 4. 7. Diễn biến mức tiêu hao nhiên liệu Q khi vận hành xe ................................ 79
Hình 4. 8. Diễn biến mức tiêu hao nhiên liệu Q khi vận hành xe ................................ 80
Hình 4. 9. Diễn biến mức tiêu hao nhiên liệu Q khi vận hành xe ................................ 80


7
Danh mục các bảng
Bảng 1. 1. Ảnh hưởng của các chất ô nhiễm tới sức khỏe con người. ......................... 15
Bảng 2. 1. Khả năng làm việc của hệ hành tinh có cấu trúc kiểu Ravigneaux………..34
Bảng 2. 2. Các thông số cơ bản của truyền động đai xe Toyota Vios R CVT. ............ 36
Bảng 2. 3. Thông số kỹ thuật của hộp số vô cấp CVT-K313 trên xe khảo sát. ........... 41
Bảng 2. 4. Nhiệm vụ và tính năng của các van điện từ trong thân dưới. ..................... 46
Bảng 2. 5. Nhiệm vụ và chức năng của các cảm biến. ................................................. 46
Bảng 3. 1. Giới hạn các đại lượng đo của thiết bị OBDLink Wifi……………………49
Bảng 3. 2. Giới hạn các đại lượng đo của thiết bị OBDLink – USB. .......................... 51
Bảng 3. 3. Thông số kỹ thuật chính của 02 xe TOYOTA VIOS thử ngiệm. ............... 52
Bảng 4. 1. Kết quả xử lý mức tiêu hao nhiên liệu ô tô ở tốc độ xe hằng số của xe
Toyota Vios E CVT…………………………………………………………………...74
Bảng 4. 2. Kết quả xử lý mức tiêu hao nhiên liệu ô tô ở tốc độ xe hằng số của xe

Toyota Vios E MT........................................................................................................ 75


8
Tên đề tài:
Đánh giá tiêu hao nhiên liệu của ô tô sử dụng hộp sốvô cấp CVT so với ô tô sử
dụng hộp số thông thường
I. Lý do chọn đề tài
Cùng với sự phát triển vượt bậc của khoa học kỹ thuật, cũng như công nghệ thông
tin, điện - điện tử mà ngành ô tô cũng phát triển không ngừng. Hiện nay yêu cầu về
tính năng oan toàn, tiện nghi, tiết kiệm nhiên liệu, thao tác đơn giản,… cho một chiếc
xe là những yếu tố được các nhà sản xuất ô tô quan tâm hàng đầu. Trang bị hộp số trên
xe cũng được các nhà sản xuất ô tô hay các hãng xe luôn luôn đổi mới và phát triển
nhằm mục đích không chỉ đem lại tính năng dễ thao tác, điều khiển đơn giản, mà còn
hướng vào việc giảm tiêu hao nhiên liệu và làm giảm lượng phát xạ các chất ô nhiễm
ra môi trường.
Xuất phát từ những lý do trên, tác giả chọn đề tài“Đánh giá tiêu hao nhiên liệu
của ô tô sử dụng hộp sốvô cấp CVT so với ô tô sử dụng hộp số thông thường”làm
đề tài nghiên cứu của mình với mong muốn được tìm hiểu, khảo sát các tính năng hộp
số vô cấp CVT.
II. Mục tiêu nghiên cứu
So sánh mức tiêu hao nhiên liệu của ô tô trang bị hộp số vô cấp CVT với ô tô trang
bị hộp số cơ khí MT, qua đó:
- Khẳng định tính ưu việt của ô tô trang bị hộp số vô cấp CVT so với ô tô trang bị
hộp số cơ khí.
- Định hướng người người tiêu dùng.
III. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
! Đối tượng nghiên cứu.
Đối tượng nghiên cứu của luận văn là xe TOYOTA VIOS E NSP151L-BEMKU
(trang bị hộp số vô cấp CVT) và xe TOYOTA VIOS E NSP151L-EEXRKU (trang bị

hộp số cơ khí MT)
! Phạm vi nghiên cứu.
- Tốc độ chuyển động của ô tô.
- Chế độ chuyển động ổn định của ô tô (vận hành ô tô với vận tốc không đổi) và
chế độ quá độ của ô tô (vận hành có gia tốc)
IV. Phương pháp nghiên cứu
Luận văn sử dụng phương pháp nghiên cứu tổng hợp, là sự kết hợp của phương
pháp lý thuyết đồng thời sử dụng phương pháp thực nghiệm.
- Phương pháp lý thuyết: Tính toán mô phỏng, phân tích và đánh giá lý thuyết.
- Phương pháp thực nghiệm: Thực nghiệm đo tiêu hao nhiên liệu của xe thử
nghiệm trên đường thực tế.


9
V. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
Khẳng định tính ưu việt của ô tô trang bị hộp số vô cấp CVT so với ô tô trang bị
hộp số cơ khí MT. Ô tô trang bị hộp số vô cấp CVT là hộp số điều khiển tự động hóa
có tính năng thao tác đơn giản, dễ điều khiển mang lại tính tiện nghi cho người sử
dụng. Bên cạnh đó góp phần giảm tiêu hao nhiên liệu và làm giảm lượng phát xạ các
chất ô nhiễm ra môi trường. Qua đó định hướng người tiêu dùng nhìn nhận một cách
khách quan về mức tiêu hao nhiên liệu của ô tô trang bị hộp số tự động nói chung và ô
tô trang bị hộp số vô cấp CVT nói riêng. Nhờ vậy, làm thay đổi tư duy người tiêu dùng
vẫn quan niệm rằng “ hộp số tự động tiêu tốn nhiên liệu nhiều hơn so với hộp số cơ
khí ”. Do vậy, đề tài có ý nghĩa khoa học và thực tiễn.
VI. Dự kiến kết quả đạt được
So sánh mức tiêu hao nhiên liệu khi chuyển động trên các loại đường khác nhau
của ô tô trang bị hộp số vô cấp CVT với ô tô sử dụng hộp số cơ khí thông thường.
VII. Nội dung nghiên cứu và cấu trúc luận văn
MỞ ĐẦU
CHƯƠNG I. TỔNG QUAN VỀ TIÊU HAO NHIÊN LIỆU Ô TÔ

CHƯƠNG II. CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ TIÊU HAO NHIÊN LIỆU Ô TÔ
CHƯƠNG III. LÝ THUYẾT VỀ HỘP SỐ VÔ CẤP CVT TRÊN Ô TÔ
CHƯƠNG IV. NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM ĐO TIÊU HAO NHIÊN LIỆU Ô
TÔ
CHƯƠNG V. KẾT QUẢ VÀ PHÂN TÍCH KẾT QUẢ
KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI


10
CHƯƠNG I. TỔNG QUAN VỀ TIÊU HAO NHIÊN LIỆU Ô TÔ
1.1. TÌNH HÌNH SỬ DỤNG NHIÊN LIỆU HÓA THẠCH VÀ VẤN ĐỀ Ô
NHIỄM MÔI TRƯỜNG DO CÁC PHƯƠNG TIỆN GIAO THÔNG GÂY RA
1.1.1 Tình hình sử dụng nhiên liệu hóa thạch và vấn đề cạn kiệt dầu mỏ
Nhiên liệu hóa thạch là loại nhiên liệu chứa hàm lượng cacbon và hydrocacbon
cao. Các nhiên liệu hóa thạch thay đổi trong dải từ chất dễ bay hơi với tỷ số cacbon
hydro thấp như methane, dầu hỏa dạng lỏng, đến các chất không bay hơi chứa toàn là
cacbon như than đá. Methane có thể được tìm thấy trong các mỏ hydrocacbon ở dạng
riêng lẻ hay đi cùng với dầu hỏa hoặc ở dạng methane clathrates.
Về tổng quát chúng được hình thành từ các phần còn lại của thực vật và động
vật bị hóa thạch khi chịu áp suất và nhiệt độ bên trong vỏ trái đất hàng triệu năm. Học
thuyết phát sinh sinh vật được Georg Agricola đưa ra đầu tiên vào năm 1556 và sau đó
là Mikhail Lomonosov vào thế kỷ 18.
Cơ quan thông tin năng lượng Hoa Kỳ (EIA) ước tính năm 2006 rằng nguồn
năng lượng nguyên thủy ước tính 36,8% dầu mỏ, 26,6% than, khí thiên nhiên 22,9%.
Chiếm 86% nguyên liệu thủy sản xuất trên thế giới. Các nguồn nhiên liệu không hoá
thạch bao gồm thủy điện 6,3%, năng lượng hạt nhân 6%, các dạng năng lượng khác
như năng lượng địa hạt, năng lượng mặt trời, năng lượng gió,… chiếm khoảng 0,9%.
Tiêu thụ năng lượng trên thế giới tăng mỗi năm khaoảng 2,3%. Nhiên liệu hóa thạch là
tài nguyên không tái tạo bởi vì trái đất mất hàng triệu năm để tạo ra chúng và lượng
tiêu thụ đang diễn ra nhanh hơn tốc độ được tạo thành dẫn đến nguồn nhiên liệu hóa

thạch bị cạn kiệt. Thế giới đang hướng tới sử dụng các nguồn năng lượng tái tạo là
một trong các cách giúp giải quyết vấn đề tăng nhu cầu năng lượng.

Hình 1. 1. Dàn khoan khai thác dầu tại mỏ Bạch Hổ, TP Vũng Tàu.


11
Hình 1. 1 là hình ảnh của một trong các dàn khoan dầu của tại mỏ Bạch Hổ,
Thành phố Vũng Tàu, Việt Nam.
Mức cấp nguồn năng lượng chủ yếu là lượng dự trữ trong lòng đất. Lưu lượng
là sản lượng khai thác. Phần quan trọng nhất của nguồn năng lượng chủ yếu là nguồn
năng lượng hóa thạch gốc Cacbon, dầu mỏ, than và khí chiếm 79,6% sản lượng năng
lượng chủ yếu trong năm 2002 (hay 34,9 + 23,5 + 21,2 tấn dầu quy đổi).
! Mức cấp (dự trữ đã xác định)
- Dầu mỏ: 1.184 đến 1.342 tỉ thùng (ước tính giai đoạn 2007-2009)
- Khí: 6.254-6.436 nghìn tỉ ft³ (177 - 182 nghìn tỉ m³) hay 1.138-1.171 tỉ thùng
dầu quy đổi (BBOE) giai đoạn 2007-2009 (hệ số 0,182)
- Than: 997,748 tỉ tấn Mỹ hay 904,957 tỉ tấn hay 997.748 * 0,907186 * 4,879 =
4.416 BBOE (2005)
! Lưu lượng (sản lượng tiêu thụ hàng năm) thống kê theo năm 2007
- Dầu mỏ: 85,896 triệu thùng/ngày
- Khí: 104,425 nghìn tỉ ft³ (2,957 nghìn tỉ m³) * 0,182 = 19 BBOE
- Than: 6,743 tỉ tấn Mỹ * 0,907186 * 4,879 = 29,85 BBOE
! Theo Oil & Gas Journal, World Oil số năm khai thác còn lại với lượng dự
trữ tối đa được xác định.
- Dầu mỏ: 1.342 tỉ thùng dự trữ / (85,896 triệu thùng nhu cầu một ngày * 365
ngày) = 43 năm
- Khí: 1.171 BBOE / 19 BBOE = 60 năm
- Than: 4.416 BBOE / 29,85 BBOE = 148 năm
Cách tính trên áp dụng cho sản lượng khai thác ở mức độ không đổi cho các

năm sau và tất cả lượng dự trữ đã được xác định có thể được thu hồi hết. Nhưng trong
thực tế, lượng tiêu thụ từ ba nguồn cung cấp này đã và đang tăng lên hàng năm thậm
chí là tăng rất nhanh và thực tế là đường cong sản lượng khai thác theo hình chuông
(giống đường phân phối chuẩn). Vào một vài thời điểm, sản lượng khai thác các tài
nguyên này trong một khu vực, quốc gia hoặc trên thế giới sẽ đạt đến giá trị cực đại và
sau đó sẽ giảm cho đến khi xuống đến điểm mà tại đó việc khai thác sẽ không còn đem
lại lợi nhuận hoặc không thể khai thác được nữa. Quy luật này được Hubbert nêu ra
trong học thuyết đỉnh điểm Hubbert về vấn đề dầu khí. Lưu ý rằng các ước tính lượng
dự trữ đã xác định không bao gồm lượng dự trữ chiến lược. Dự trữ chiến lược trên
toàn cầu là hơn 4,1 tỷ thùng nữa.
Theo thống kê từ Bộ Công Thương, sản lượng tiêu thụ xăng dầu trong nước
năm 2009 đạt khoảng 15 triệu tấn, tăng 4% so với năm 2000, mức tiêu thụ xăng dầu
năm 2010 là 16.3 triệu tấn, trong đó có khoảng 11.6 triệu tấn xăng dầu là từ nhập khẩu.
Mức tăng trưởng trung bình của sản lượng xăng dầu tiêu thụ ở Việt Nam từ năm 2000
tới nay vào khoảng 6-8% và được dự báo sẽ tăng trưởng khoảng 8% cho tới năm 2020.
Đối với lĩnh vự dầu, Bộ Công Thương đưa ra chính sách năng lượng quốc gia đến năm


12
2010, tầm nhìn đến 2050 đã tính toán theo như nguồn cung cấp dầu 2010 vào khoảng
16.7 – 17.2 triệu tấn/năm, năm 2020 vào khoảng 29 – 31.2 triệu tấn/năm, đến năm
2050 con số này sẽ lên tới 90 – 98 triệu tấn/năm. Nhu cầu tiêu thụ xăng dầu trong
nước ngày càng tăng và dự báo trong 25 năm tới còn tiếp tục tăng cao. Hình 1. 2 là
biểu đồ thể hiện nhu cầu tiêu thụ các sản phẩm xăng dầu tại Việt Nam tính đến năm
2020 và tầm nhìn đến năm 2050.

Hình 1. 2. Dự báo nhu cầu tiêu thụ các sản phẩm xăng dầu tại
Việt Nam đến năm 2020, và tầm nhìn đến năm 2050.
Việc đốt nhiên liệu hóa thạch tạo ra khoảng 21,3 tỉ tấn CO2 hàng năm, theo ước
tính rằng các quá trình tự nhiên có thể hấp thu phân nửa lượng khí thải trên. Vì vậy,

hàm lượng CO2 sẽ tăng rất lớn 10,65 tỉ tấn mỗi năm trong khí quyển (một tấn Cacbon
tương đương 44/12 hay 4,7 tỷ tấn Cacbon đioxit). Cacbon đioxit là một trong những
khí nhà kính làm tăng lực phóng xạ và góp phần vào hiện tượng nóng lên toàn cầu,
làm cho nhiệt độ trung bình bề mặt trái đất tăng.
Hiện nay các nước trên thế giới đang đưa ra các chiến lược đối phó trong đó có
Việt Nam. Trong các loại sử dụng nhiên liệu hóa thạch để tạo nhiệt điện thì than được
sử dụng rộng rãi, tuy nhiên nó gây ảnh hưởng đến môi trường nhiều nhất. Khí thải SO2
tạo nên những cơn mưa a-xít, khói bụi, ảnh hưởng tới đồng ruộng, ô nhiễm nguồn
nước ngầm, suối, sông hay các vùng biển. Theo thống kê của GreenID, năm 2015,
PM2,5 (những hạt bụi nhỏ hơn 2,5µm) từ những nhà máy điện than làm cho khoảng
4.300 người sống gần đó bị đột qụy, nhồi máu cơ tim, ung thư phổi, các bệnh về hô
hấp,… Hình 1. 3 là đồ thị cho thấy hàm lượng phát thải Cacbon-đioxit theo từng loại
nhiên liệu hóa thạch.


13

Hình 1. 3. Phát thải các bon-đioxit theo loại nhiên liệu hóa thạch.
Việc khai thác, xử lý và phân phối nhiên liệu hóa thạch cũng gây ra các mối
quan tâm về môi trường. Các nhà máy lọc dầu cũng có những tác động tiêu cực đến
môi trường như ô nhiễm nước và không khí. Biến động hàm lượng điôxít cacbon trong
thời gian 400.000 năm gần đây cho thấy sự gia tăng của nó kể từ khi bắt đầu cách
mạng công nghiệp.
1.1.2. Vấn đề ô nhiễm môi trường do các phương tiện giao thông gây ra
Nguồn gây ô nhiễm môi trường không khí rất đa dạng. Đối với môi trường
không khí các đô thị, áp lực ô nhiễm chủ yếu do hoạt động giao thông vận tải, hoạt
động xây dựng, hoạt động công nghiệp, sinh hoạt của dân cư và xử lý chất thải. Trong
đó, theo [2] ô nhiễm không khí ở đô thị do các hoạt động giao thông vận tải chiếm tỷ
lệ khoảng 70%. Ở nông thôn, ô nhiễm không khí do các nguồn thải ô nhiễm chủ yếu tư
sản xuất nông nghiệp, sản xuất ở các làng nghề và sinh hoạt của dân cư.

Xét các nguồn phát thải các khí gây ô nhiễm trên phạm vi toàn quốc, theo [3]
ước tính hoạt động giao thông đóng góp gần 85% lượng khí CO, 95% lượng VOC.
Trong khi đó, các hoạt động công nghiệp là nguồn đóng góp chính khí SO2. Đối với
NO2 hoạt động giao thông và các ngành sản xuất công nghiệp có tỷ lệ đóng góp xấp xỉ
nhau. Riêng đối với bụi lơ lửng (TSP), ngành sản xuất xi măng và vật liệu xây dựng là
nguồn phát thải chủ yếu (chiếm khoảng 70%). Hình 1. 4 là biểu đồ thể hiện tỷ lệ phát
thải do các nguồn gây ô nhiễm và do các phương tiện giao thông gây ra tại Việt Nam.


14

Hình 1. 4. Tỷ lệ các nguồn phát thải ở Việt Nam 2011 và phát thải các chất ô
nhiễm do phương tiện giao thông vận tải gây ra.
Khí thải động cơ trải qua các phản ứng hóa học trong khí quyển được biết đến rộng
rãi như là phản ứng "quang hóa 'và gây ra các loại hóa chất khác nhau gây hại cho sức
khỏe và môi trường. Hình thành các khí thải trên phương tiện giao thông vận tải sử
dụng động cơ đốt trong thể hiện như Hình 1. 5.

Hình 1. 5. Hình thành khí thải trên ô tô sử dụng động cơ đốt trong.
Các loại khí thải của động cơ xăng có chứa hơn 150 hydrocarbon khác nhau và các
dẫn xuất của nó. Một số hydrocarbon có nhiều phản ứng hơn những hydrocarbon khác.
Các phản ứng quang hóa của hydrocarbon đã được đo lường về tỷ lệ mà tại đó các
hydrocacbon cụ thể gây ra quá trình oxy hóa của NO, NO2. Để xác định tỷ lệ ảnh
hưởng oxy hóa, NO trong sự hiện diện của các hydrocacbon cụ thể được chiếu xạ bởi
bức xạ tia cực tím trong buồng phản ứng và sự tích tụ của NO2 về phần tỷ trong mỗi
phút được ghi lại. Một quy mô phản ứng quang hóa đã được xác định về sự hình thành
ôzôn. Hình 1. 6 thể hiện mối liên hệ giữa khí thải động cơ và các chất ô nhiễm không
khí.

15

Hình 1. 6. Quá trình ô nhiễm không khí do khí thải động cơ gây ra.
Tác động của chất ô nhiễm đối với sức khỏe của con người phụ thuộc vào nồng
độ chất ô nhiễm trong không khí xung quanh và thời gian mà con người được tiếp xúc.
Bảng 1. 1 cho thấy tác hại của các chất ô nhiễm khác nhau đối với sức khỏe con người
bằng cách cho phơi sáng ngắn hạn và lâu dài
Bảng 1. 1. Ảnh hưởng của các chất ô nhiễm tới sức khỏe con người.
Chất ô
nhiễm

Ảnh hưởng ngắn hạn đến sức khỏe

Ảnh hưởng dài hạn đến sức khỏe
Tác dụng trên não bộ và hệ thần kinh
trung ương, buồn nôn, nôn mửa, tim
và thay đổi chức năng phổi, mất ý
thức và tử vong.
Phát triển của chứng xanh tím đặc
biệt là đôi môi, ngón tay và ngón
chân, thay đổi bất lợi trong cấu
rúc tế bào của tường phổi.

Carbon
monoxide
(CO)

Nhức đầu, khó thở, chóng mặt,
phán đoán kém,
thiếu sự phối hợp cơ động.

Nitrogen
dioxide
(NOx)

Đau nhức, ho, tức ngực, khó chịu
cho mắt.

Oxidants

Khó thở, tức ngực, khó chịu cho
mắt.

Chức năng phổi bị suy giảm, làm
tăng khả năng
chức năng hô hấp.

Tương tự như những NO2 nhưng ở
nồng độ thấp hơn.

Phát triển của bệnh khí thũng, phù
phổi.

Tăng các cơn hen suyễn.

Chức năng phổi giảm khi oxy hóa có
mặt

Ozone
Sulfates

TSP/Respi
rable
Tăng nhạy cảm với các chất ô
suspended nhiễm khác
particulate

Nhiều thành vấn đề đặc biệt polyhữu cơ độc hạvà gây ung thư, góp
phần phổi silic, phổi nâu

Carbon monoxide trên hít được biết để kết hợp với hemoglobin với một tốc độ
nhanh hơn so với oxy do đó làm giảm cung cấp oxy cho các mô cơ thể và kết quả CO
cao hơn 200-240 lần. oxit nitơ được hòa tan trong chất nhầy tạo thành nitơ và nitric


16
axit gây kích ứng họng mũi và đường hô hấp. Tiếp xúc lâu dài gây ra oxit nitơ kết hợp
với hemoglobin và phá hủy các tế bào máu đỏ. Nếu con người tiếp xúc lâu dài kết quả
là hơn 10% của hemoglobin kết hợp với các oxit nitơ gây sự tô màu xanh của da, và
các đầu ngón tay,…
Hoạt động giao thông vận tải được xem là một trong những nguồn gây ô nhiễm
lớn đối với môi trường không khí, đặc biệt ở các khu đô thị và khu vực đông dân cư.
Cùng với sự phát triển của hệ thống cơ sở hạ tầng giao thông, tăng trưởng các phương
tiện cơ giới và khối lượng vận tải hàng hóa, hành khách là sự phát thải các chất gây ô
nhiễm môi trường không khí. Các chất gây ô nhiễm không khí sinh ra do khí thải từ
quá trình đốt nhiên liệu động cơ bao gồm CO, NOx , SO2 , hơi xăng dầu (Cn Hm,
VOCs ), PM10... và bụi do đất cát cuốn bay lên từ mặt đường phố trong quá trình di
chuyển (TSP). Sự phát thải của các phương tiện cơ giới đường bộ phụ thuộc rất nhiều
vào chủng loại và chất lượng phương tiện, nhiên liệu, đường xá... Nhìn chung, xe có
tải trọng càng lớn thì lượng phát thải ô nhiễm càng cao, sử dụng nhiên liệu càng sạch

thì hệ số phát thải ô nhiễm càng thấp.
Tại Việt Nam hiện nay, sự gia tăng các phương tiện đặc biệt là ô tô và xe máy
cùng với chất lượng các tuyến đường chưa đáp ứng nhu cầu là một trong những
nguyên nhân chính gây ô nhiễm môi trường không khí. Khí thải từ phương tiện giao
thông vẫn đang là một trong những tác nhân lớn gây ô nhiễm môi trường không khí.
Trong đó, xe máy chiếm tỷ trọng lớn trong sự phát thải các chất ô nhiễm CO, VOC,
TSP, còn ô tô con và ô tô các loại chiếm tỷ trọng lớn trong sự phát thải SO2 , NO2.
Từ trước đến nay, xe ô tô ở Việt Nam chủ yếu là xe thương mại. Nhưng gần
đây, ô tô con cá nhân bắt đầu phát triển đặc biệt tại các thành phố lớn khi thu nhập
bình quân đầu người đạt gần 2.000 USD/người/năm. Dự kiến trong 5-10 năm tới xe ô
tô con cá nhân sẽ trở nên phổ biến tại các thành phố lớn ở Việt Nam. Hình 1. 7 là biểu
đồ số lượng các ô tô đang lưu hành tại Việt Nam năm 2014.

Ôtôcon

3.9%

Ôtôkhách

40.9%
Ôtôtải

49.0%
Cácloạixekhác

6.1%

Hình 1. 7. Biểu đồ số lượng các ô tô đang lưu hành tại Việt Nam, năm 2014.

17
Theo số liệu kiểm định, đến năm 2014 cả nước có 1.837.436 xe đang lưu hành.
Trong đó ô tô con (từ 09 chỗ ngồi trở lại) có 900.027 chiếc (chiếm 48,98%), ô tô
khách (từ 10 chỗ ngồi chở lên) có 112.463 chiếc (chiếm 6,12%), ô tô tải có 751.568
chiếc (chiếm 40,90%); còn lại là xe chuyên dùng và các loại xe khác. Số lượng xe thực
tế có thể lớn hơn do nhiều xe hết niên hạn sử dụng chưa được thống kê. Số lượng ô tô
tại 05 thành phố trực thuộc Trung ương (Hà Nội, Hải Phòng, Đà Nẵng, Cần Thơ và
Tp. Hồ Chí Minh) gồm 885.114 chiếc chiếm khoảng 48,17% tổng số xe cả nước.
1.2 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG HIỆU QUẢ VÀ TIẾT KIỆM NHIÊN
LIỆU CHO Ô TÔ TRÊN THẾ GIỚI
1.2.1. Tình hình nghiên cứu sử dụng hiệu quả và tiết kiệm nhiên liệu ô tô
Thế giới đang đối mặt với thực trạng ngồn nhiên liệu hóa thạch đang ngày một cạn
kệt, bên cạnh đó nhiệt độ trái đất đang dần nóng lên do hiệu ứng nhà kính. Trong đó
phải kể tới các phương tiện giao thông vận tải góp một phần không nhỏ. Trước tình
hình đó việc nghiên cứu sử dụng hiệu quả và tiết kiệm nhiên liệu trên ô tô là vấn đề vô
cùng quan trọng và cấp bách.
Để tiết kiệm nhiên liệu, các giải pháp công nghệ để hoàn thiện động cơ đốt trong
đã & đang được các nhà khoa học nghiên cứu thành công như [7]:
- Công nghệ kiểm soát thông minh thời điểm đóng mở các van nạp-thải (VVT hay
VVTi); công nghệ này cho phép cải thiện tốt tỷ lệ không khí/nhiên liệu và do đó có thể
làm giảm tiêu hao nhiên liệu đến 5% so với động cơ thông thường.
- Công nghệ tăng áp "Turbocharger" hay "Supercharger" cho phép nâng cao công
suất động cơ mà không cần tăng thêm dung tích xi-lanh động cơ. Công nghệ tăng áp
không chỉ nâng cao hiệu quả sử dụng nhiên liệu có thể lên đến 7,5% mà còn có thể
giảm được lượng khí thải CO2 đáng kể cho ô tô. Song song với công nghệ tăng áp là
công nghệ phun nhiêu liệu trực tiếp vào xi-lanh động cơ DFI. Sự kết hợp này cho
phép tạo nên tỷ lệ không khí/nhiên liệu tối ưu ở mọi chế độ làm việc của động cơ, giúp
cho việc đốt cháy nhiên liệu hoàn toàn; hơn thế nữa công nghệ DFI còn cho phép nâng
cao tỷ số nén động cơ xăng và do đó nâng cao hiệu suất nhiệt. Kết quả là mang lại hiệu
quả cao với khả năng có thể tiết kiệm nhiên liệu lên đến 15% so với động cơ phun

xăng điện tử EFI thông thường.
- Hệ thống đánh lửa bằng tia plasma ACIS (Advanced Corona Ignition System)
đang được nghiên cứu bởi tập đoàn sản xuất linh kiện ôtô khổng lồ Federal - Mogul.
Thay vì sử dụng buji truyền thống với nguyên lý phóng điện đơn giản, ACIS biến các
phân tử khí thành ion (plasma khí) để châm cháy hỗn hợp nhiên liệu. Quá trình ion hóa
của tia plasma kích thích hỗn hợp hòa khí trong buồng đốt khiến chúng bắt lửa và tốc
độ cháy lan rộng nhanh chóng. Nhiệt độ của plasma cực cao, cho dù hỗn hợp nghèo
nhiên liệu hay hỗn hợp với lượng hồi lưu khí xả EGR khá lớn, cũng có thể cháy được
dễ dàng tạo ra hiệu suất đốt cháy nhiên liệu cao, động cơ cháy sạch hơn. Một vấn đề
khác đối với động cơ có tỷ số nén lớn, dễ cháy kích nổ, thì với ACIS, khối hỗn hợp


18
nhiên liệu bị kích thích mạnh và nhanh, làm tốc độ cháy lan nhanh; hỗn hợp được đốt
cháy trước khi hiện tượng kích nổ xảy ra. Phát minh mới nhất ACIS hứa hẹn cắt giảm
10% nhiên liệu.
Ngoài các giải pháp công nghệ để nâng cao hiệu quả sử dụng nhiên liệu cho động
cơ, tình hình nghiên cứu các giải pháp công nghệ để nâng cao tính kinh tế nhiên liệu
cho ô tô đã được chú trọng đầu tư thích đáng như:
+ Công nghệ ô tô không truyền thống nhằm hạn chế mức độ sử dụng nhiên liệu
hóa thạch như ô tô điện, ô tô Hybrid (vừa sử dụng nhiên liệu truyền thống vừa sử dụng
năng lượng điện) đã được nghiên cứu phát triển thành công [18-19].
+ Các mô hình tiêu hao nhiên liệu của thế hệ xe đời mới so với truyền thống nhằm
tối ứu hóa theo theo hướng giảm thiểu ô nhiễm khí thải cũng đã được nghiên cứu phát
triển đánh giá so sánh [14-16].
+ Các nghiên cứu phát triển với các mô hình phân tích tiêu hao nhiên liệu cùng với
các chế độ vận hành ô tô trong nội đô sao cho tiết kiệm nhiên liệu cũng đã được các
nhà khoa học quan tâm [16].
1.2.2. Tình hình nghiên cứu về công nghệ hộp số vô cấp CVT
Trải qua các giai đoạn phát triển ngành công nghiệp ô tô, đến nay việc tự động hóa

truyền động cũng như điều khiển đã và đang được áp dụng gần như triệt để trên hầu
hết các hệ thống của ô tô hiện đại; trong đó có hệ thống truyền lực mà chủ yếu là
truyền động hộp số và điều khiển chúng. Có thể kể ra đây các kiểu hộp số điều khiển
tự động hoặc bán tự động đã được áp dụng hiệu quả trên trên ô tô như: Hộp số tự động
kiểu biến mô thủy lực hay còn phổ biến gọi tắt là hộp số tự động – kí hiệu là AT
(Automatic Transmission), hộp số vô cấp CVT (Continously Variable Transmisstion),
hộp số ly hợp kép DCT (Dual Clutch Transmission), hộp số kết hợp trên xe ô tô
Hybrid (Hybrid Transmission). Tùy thuộc vào mục đích của từng dòng xe mà các nhà
sản xuất ô tô lựa chọn kiểu/loại hộp số điều khiển tự động hoặc bán tự động cho phù
hợp yêu cầu
Về cơ bản thì hộp số vô cấp CVT cũng giống với hộp số tự động AT kiểu biến mô
thủy lực truyền thống, hộp số CVT điều khiển tự động cho phép thay đổi tỷ số truyền
một cách liên tục. Ngày nay, với công nghệ điều khiển điện tử phát triển, việc điều
khiển tự động hóa hộp số được thực hiện nhờ mô đun điều khiển điện tử (ETC Electronic Transmission Control). Khác với hộp số tự động thông thường, hộp số
CVT không dùng biến mô thủy lực để thay đổi liên tục tỷ số truyền mà thường dùng
bộ truyền động bánh đai (hoặc truyền động kiểu con lăn). Các pu-ly chủ động và bị
động có thể thay đổi được đường kính, tuy nhiên do hạn chế về kích thước, nên giá trị
tỷ số truyền chỉ có thể thay đổi trong phạm vi giới hạn bởi đường kính lớn nhất và nhỏ
nhất của mỗi pu-ly. Do đó, sự thay đổi tỷ số truyền diễn ra trong một dải không rộng
vì bị giới bởi tỷ số truyền lớn nhất - nhỏ nhất được xác định bởi kích thước giới hạn
của bánh bị động và bánh chủ động. Do tính liên tục nên quá trình xảy ra êm dịu và


19
gần như không tổn thất công suất như hộp số tự động thông thường (kiểu biến mô thủy
lực bị tổn thất công suất do sự trượt trong dầu giữa bánh bơm chủ động và bánh tuốcbin bị động).
Đến nay trên thế giới đã có nhiều công trình nghiên cứu về công nghệ hộp số vô
cấp và đã được công bố qua các báo cáo ở các hội thảo, hội nghị, hoặc qua các bài báo
đăng trên các tạp chí khoa học như:
- Theo [21], Sameh Bdran, Samo Saifullah, and Ma Shuyuan (2012): Nghiên cứu

tổng quan về các giải pháp điều khiển cho hộp số vô cấp - biến đổi liên tục CVT –
kiểu puly và dây đai.
- Theo [22], Michiel Pesgens, Bas Vroemen Frans Veldpaus, and Maarten
Steinbuch (2003): Nghiên cứu về vấn đề điều khiển hộp số vô cấp - biến đổi liên tục
CVT cho ô tô thực nghiệm.
- Theo [23], Bashar Alzuwayer, Aviral Singh, Prasanth Muralidharan, Zhijun Han
(2016). Đã nghiên cứu một mô hình cơ bản về hệ điều khiển áp suất thủy lực cho
truyền động hộp số vô cấp – biến đổi liên tục CVT - kiểu puly dây đai.
Các kết quả nghiên cứu trên cho thấy tính ưu việt nổi trội về hiệu suất truyền động
đối với truyền động vô cấp – biến đổi liên tục CVT - kiểu puly dây đai. Vì vậy có ảnh
hưởng tốt đến vấn đề tiêu hao nhiên liệu của ô tô sử dụng hộp số vô cấp – kiểu biến
đổi liên tục CVT truyền động bằng puly và dây đai.
Tuy nhiên, kết cấu nhìn chung khá phức tạp vì ngoài truyền động vô cấp CVT kiểu
dây đai, hệ truyền động cũng phải sử dụng thêm biến mô thủy lực cùng bộ hành tinh
để tạo số lùi (số R) cũng như cho phép truyền động chạy không (số N) khi dừng xe mà
động cơ vẫn làm việc. Hơn nữa sử dụng thêm bộ biến mô thủy lực cho phép hệ thống
truyền động làm việc êm hơn.
1.3. TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TIẾT KIỆM NHIÊN LIỆU CHO Ô TÔ Ở
VIỆT NAM
Vấn đề nghiên cứu sử dụng hiệu quả và tiết kiệm nhiên liệu cho ô tô không chỉ
được nghiên cứu bởi các nhà khoa học trên thế giới nói chung mà còn là vấn đề của
các nhà khoa học trong nước nói riêng. Hiện nay các công trình nghiên cứu khoa học,
các giải pháp nghiên cứu đã được công bố và được các nhà khoa học trên thế giới ghi
nhận. Được áp dụng vào thực tế có thể kể đến như:
- Công nghệ ô tô xe máy Hybrid được nghiên cứu và phát triển bởi GS.TSKH Bùi
Văn Ga nhằm hạn chế sử dụng nhiên liệu hóa thạch, cho phép tiết kiệm nhiên liệu và
giảm thiểu ô nhiễm môi trường cho ô tô [3-5].
Bên cạnh đó, các giải pháp nghiên cứu phát triển nhằm nâng cao tính kinh tế nhiên
liệu cho ô tô cũng đã được quan tâm nghiên cứu như:
- Theo các tác giả Nguyễn Văn Sơn & Lê Văn Tụy (HD khoa học - 2012) [8] đã

nghiên cứu thực nghiệm (thực hiện trong phòng thí nghiệm lẫn trên thực địa đường
sá) về bộ xúc tác tiết kiệm nhiên liệu cho ô tô cũng như xe máy.Tuy nhiên hiệu quả