Bài giảng lý thuyết ô tô phần 2 trường đh công nghiệp quảng ninh

66 Chƣơng 4 TÍNH KINH TẾ NHIÊN LIỆU CỦA Ô TÔ 4 1 Mức tiêu hao nhiên liệu và định mức tiêu hao nhiên liệu 4 1 1 Các chỉ tiêu đánh giá tính kinh tế nhiên liệu của ô tô Tính kinh tế nhiên liệu của ô tô v[.]

Chƣơng TÍNH KINH TẾ NHIÊN LIỆU CỦA Ơ TƠ 4.1 Mức tiêu hao nhiên liệu định mức tiêu hao nhiên liệu 4.1.1 Các tiêu đánh giá tính kinh tế nhiên liệu tơ Tính kinh tế nhiên liệu ô tô vận tải đƣợc đánh giá mức tiêu hao nhiên liệu quãng đƣờng 100km, tiêu hao nhiên liệu cho tấn-km Đối với ô tô chở khách đƣợc tính theo mức tiêu hao nhiên liệu cho hành khách-km 100km Mức tiêu hao nhiên liệu cho đơn vị quãng đƣờng chạy qđ ô tô đƣợc xác định theo biểu thức sau: qđ = 100Q Sx (lít/100km) (4-1) Mức tiêu hao nhiên liệu cho đơn vị hàng hoá vận chuyển qC đƣợc xác định theo biểu thức sau: qC = Q n Gt St (kg/Tấn.km) (4-2) Trong đó: Q - lượng tiêu hao nhiên liệu (lít) Sx - Quãng đường chạy ô tô (km) Gt - Khối lượng hàng hoá chuyên chở (Tấn) St - Quãng đường chuyên chở tơ có hàng (km) rn - Tỷ trọng nhiên liệu (kg/lít) 4.1.2 Phƣơng trình tiêu hao nhiên liệu Tính kinh tế nhiên liệu tơ phụ thuộc vào tính kinh tế nhiên liệu động tiêu hao công suất để khắc phục lực cản chuyển động Mức tiêu hao nhiên liệu theo thời gian đƣợc tính theo biểu thức: Q n GT = (kg/h) ( 4-3) t Để đánh giá mức tiêu hao nhiên liệu động ta dùng mức tiêu hao nhiên liệu có ích ge: G Q n ge = T  (kg/kWh) ( 4-4) Ne N et Trong đó: Ne- Cơng suất có ích động (kW) Thơng qua thí nghiệm động tính tốn, ta xây dựng đƣợc đồ thị quan hệ công suất động Ne suất tiêu hao nhiên liệu động với số vòng quay trục khuỷu: Ne = f(ne) ge = f(ne) Đồ thị trình bày hình 4.1 đƣợc gọi đƣờng đặc tính tốc độ ngồi động Từ công thức 4-1 4-4 ta rút đƣợc biểu thức tính mức tiêu hao nhiên liệu nhƣ sau: 66 qđ = 100 ge Net 100 ge Ne  S x n v n (lít/100km) (4-5) Trong đó: Sx vận tốc ô tô (km/h) t v= Khi ô tô chuyển động, công suất cần thiết phát để khắc phục lực cản chuyển động nhƣ sau: Ne = P   P  Pj  1000t v (kW) (4-6) Hình Đƣờng đặc tính ngồi động Nhƣ mức tiêu hao nhiên liệu là: qđ = P   P  Pj 0,36 ge  nt (lít/100km) (4-7) Biểu thức (4-7) gọi phƣơng trình đánh giá mức tiêu hao nhiên liệu ô tô chuyển động không ổn định Khi ô tô chuyển động ổn định (Pj = 0) biểu thức có dạng: qđ = P   P 0,36 ge  nt (lít/100km) (4-8) 4.1.3 Khái niệm định mức tiêu hao nhiên liệu Phần xác định phƣơng pháp xác định mức tiêu hao nhiên liệu ô tô mặt lý thuyết Trong điều kiện thức tế nhiều yếu tố ảnh hƣởng tới mức tiêu hao nhiên liệu ô tô nhƣ lùi xe, quay đầu xe, xếp dỡ hàng hố, qua phà Qua phân tích cơng thức lý thuyết kết hợp với điều kiện sử dụng thực tế ta xác định suất tiêu hao nhiên liệu cho 100km quãng đƣờng xe chạy đƣợc biểu thị theo biểu thức sau:  K1S K P    K3Z   100 100  qđ =  (lít) K1 - Định mức tiêu hao nhiên liệu cho thân ô tô chuyển động tổn thất nội tơ (lít/100km) S - Qng đường ô tô (km) K2- Định mức tiêu hao nhiên liệu cho hàng hoá vận chuyển 100km (lít/100km) P - Cơng vận chuyển (t.km) K3 - Định mức tiêu hao nhiên liệu phụ cho lần xe quay đầu, cho chuyến (lít/lần) Z - Số lần xe quay đầu xe cho chuyến 67 4.2 Đặc tính kinh tế nhiên liệu tơ 4.2.1 Đƣờng đặc tính kinh tế nhiên liệu tơ chuyển động khơng ổn định Sử dụng phƣơng trình (4-8) để tính tốn mức tiêu hao nhiên liệu tơ chuyển động ổn định ta gặp nhiều khó khăn số ge phụ thuộc vào số vịng quay trục khuỷu ne mức độ sử dụng cơng suất động YN Vì ta cần xây dựng đƣờng đặc tính tiêu hao nhiên liệu cho tô Trƣớc tiên ta xây dựng đồ thị mức tiêu hao nhiên liệu động theo mức độ sử dụng cơng suất động (bằng thí nghiệm), nghĩa ge = f(YN) ứng với số vòng quay khác động (hình 4.2) Qua đồ thị ta thấy mức độ sử dụng công suất động tăng suất tiêu hao nhiên liệu giảm Hình Đồ thị đặc tính tải trọng động (ne’>ne’’>ne’’’) Hình Đồ thị cân cơng suất ô tô với hệ số cản khác mặt đƣờng Tiếp ta xây dựng đồ thị cân công suất ô tô chuyển động ổn định với hệ số cản  mặt đƣờng khác để tìm mức độ sử dụng cơng suất động YN (hình 4.3) Hình 4.3 đồ thị cân công suất động cho số truyền có đƣờng N với trị số  khác Dựa vào đồ thị này, ta xác định YN ứng với số vòng quay động ne Từ đồ thị YN, ne tìm đƣợc đồ thị 4.3, dựa vào đồ thị 4.2 ta tìm đƣợc ge động Sau tính tốn đƣợc trị số P , P tƣơng ứng thay chuyển động ổn định ta xác định đƣợc mức tiêu hao nhiên liệu nhƣ hình 4.4 đƣợc gọi đồ thị đặc tính tiêu hao nhiên liệu tơ Hình 4 Đồ thị đặc tính tiêu hao nhiên liệu ô tô chuyển động ổn định 68 Khi thay tất trị số tìm đƣợc vào phƣơng trình 4-8, ta xác định trị số mức tiêu hao nhiên liệu ô tô chuyển động ổn định Trên đƣờng cong đồ thị có hai điểm đặc trƣng: - Điểm thứ xác định mức tiêu hao nhiên liệu nhỏ qđmin vận tốc điểm đƣợc gọi vận tốc - Điểm thứ hai nút cuối đƣờng cong, đặc trƣng cho mức tiêu hao nhiên liệu động làm việc chế độ toàn tải (a, b, c) tƣơng ứng với vận tốc chuyển động ô tô hệ số cản  khác 4.2.2 Tính kinh tế nhiên liệu ô tô chuyển động không ổn định Ta biết rằng, phần lớn thời gian hoạt động ô tô chuyển động khơng ổn định: lúc chuyển động có gia tốc, lúc lăn trơn, lúc phanh Chúng ta xem xét đồ thị hình 4.5 minh hoạ chu kỳ chuyển động ô tô Giả sử cho ô tơ tăng tốc đến vận tốc v1, sau cho lăn trơn đến vận tốc giảm đến v2, trình gọi chu kỳ gia tốc - lăn trơn ô tô Chu kỳ đƣợc lặp lặp lại 4.2.2.1 Lượng tiêu hao nhiên liệu trình sử dụng tơ Lƣợng tiêu hao nhiên liệu qúa trình sử dụng tơ đƣợc xác định theo biểu thức sau: Qj = At g etb (4-9) 36.105 Trong đó: Getb - suất tiêu hao nhiên liệu có ích trung bình động khoảng vận tốc v1 - v2 (kg/kwh) At- tổng số cơng tiêu tốn q trình tăng tốc: At = Ac  Ad t Trong đó: Ac - cơng tiêu tốn để khắc phục lực cản: Ac = (P + P ) Sj Sj- quãng đường ô tô chuyển động tăng tốc (m) P - Lực cản khơng khí: P = W vtb2, vtb = v1  v2 Ad- công cần thiết để tăng động ô tô (Nm) Ad =    G 2 v1  v2  jb b21  b22 2g  Trong đó: jb - tổng mơ men qn tính bánh xe 1 , 2 - vận tốc góc bánh xe , tương ứng với lúc cuối lúc bắt đầu 69 tăng tốc (ứng với vận tốc v1, v2 ô tô) 4.2.2.2 Xác định lượng tiêu hao nhiên liệu ô tô thời gian chuyển động lăn trơn Lƣợng tiêu hao nhiên liệu đƣợc xác định theo biểu thức: Qlt = Gxxtlt 3600 (kg) (4-10) Trong đó: Gxx - lượng tiêu hao nhiên liệu lăn trơn (kg) tlt - thời gian lăn trơn (s) tlt = v1  v2 jtb (s) (4-11) Trong đó: Jtb - gia tốc chậm dần trung bình chuyển động lăn trơn (m/s2) P  Pxx  g (m/s2) Jtb =     G   i Trong đó: Pxx - lực ma sát hệ thống truyền lực động làm việc không tải, thu gọn bánh xe chủ động (N) i - hệ số tính đến ảnh hưởng khối lượng quay chuyển động lăn trơn Từ cơng thức 4-10 4-11 ta có: Qlt = Gxx v1  v2  3600 jtb (kg) (4-12) Vậy tổng lƣợng tiêu hao nhiên liệu cho chu kỳ gia tốc - lăn trơn là: Qt = Qj + Qlt (kg) (4-13) Qt = At getb Gxx v1  v2   36.105 3600 jtb (kg) Nếu xác định đƣợc quãng đƣờng ô tô chuyển động tăng tốc Sj chuyển động lăn trơn Slt, ta tìm đƣợc mức tiêu hao nhiên liệu đơn vị quãng đƣờng chạy nhƣ sau: Qst = 100Qt S j  Slt n (lít/100km) (4-14) 4.3 Tính kinh tế nhiên liệu tơ có truyền động thuỷ lực Ngày nay, có nhiều tơ sử dụng truyền động thuỷ lực nhƣ ly hợp thuỷ lực, biến mơ thuỷ lực Khi tơ có truyền động thuỷ lực việc xác định tiêu đánh giá tính kinh tế nhiên liệu tơ cần lƣu ý số vấn đề sau: - Cần có đồ thị thực nghiệm động cơ: quan hệ mơ men xoắn trục khuỷu với số vịng quay Me = f(ne) mức tiêu hao nhiên liệu-giờ với số vòng quay GT = f(ne) mức độ sử dụng cơng suất khác - Cần có đƣờng đặc tính khơng thứ ngun biến mơ 70 - Cần xây dựng quan hệ làm việc đồng thời động biến mô - Xác định thông số cần thiết đặt trục sơ cấp hộp số Sau có đầy đủ thơng số cần thiết, ta dùng cơng thức (4-7) (4-8) để đánh giá mức tiêu hao nhiên liệu ô tô chuyển động ổn định khơng ổn định Đối với tơ có trang bị hộp số vơ cấp, ngun lý đảm bảo cho động làm việc chế độ kinh tế nhiên liệu tốt điều kiện mặt đƣờng nhƣ Tuy nhiên có truyền động thuỷ lực hiệu suất truyền động giảm, khu vực có tỷ số truyền ibm nhỏ Vì đặt biến mơ thuỷ lực lên tơ mức tiêu hao nhiên liệu tăng, tăng từ 25  30% Để khắc phục vấn đề này, ngƣời ta lắp thêm hộp số khí để tăng số vịng quay bánh tuốc bin tốc độ ô tô nhƣ cũ, nâng cao đƣợc hiệu suất truyền động CÂU HỎI ÔN TẬP Nêu tiêu kinh tế nhiên liệu ơtơ Viết phƣơng trình tiêu hao nhiên liệu ơtơ Trình bày đặc tính tiêu hao nhiên liệu ơtơ chuyển động ổn định Trình bày đặc tính tiêu hao nhiên liệu ôtô chuyển không động ổn định 71 Chƣơng TÍNH ỔN ĐỊNH CỦA Ơ TƠ 5.1 Khái chung tính ổn định Một cách khái quát, tính ổn định ô tô khả giữ đƣợc quỹ đạo chuyển động theo yêu cầu điều kiện chuyển động khác tuỳ vào điều kiện chuyển động tơ, đứng n, chuyển động đƣờng bằng, đƣờng dốc, quay vịng phanh loại đƣờng khác Trong điều kiện chuyển động phức tạp nhƣ vậy, ô tô cần giữ quỹ đạo chuyển động cho khơng bi lật đổ, không bị trƣợt, cầu xe không bị lệch giới hạn cho phép để đảm bảo cho xe chuyển động an toàn Ở ta nghiên cứu tính ổn định tơ để xe khơng bị lật đổ trƣợt xe đứng yên dốc nghiêng dọc xe chuyển động loại đƣờng khác 5.2 Tính ổn định dọc ô tô 5.2.1 Tính ổn định dọc tĩnh Tính ổn định dọc tĩnh ô tô khả đảm bảo cho xe không bị lật đổ bị trƣợt đứng đƣờng dốc nghiêng dọc Khi ô tô đứng dốc nghiêng dọc quay đầu lên bị tác dụng lực sau (theo sơ đồ 5.1a) a) b) Hình Sơ đồ lực mơ men tác dụng lên ô tô đứng dốc a.Xe quay đầu lên dốc b Xe quay đầu xuống dốc Trọng lƣợng ô tô đặt trọng tâm xe G Do có góc dốc  nên G đƣợc phân thành hai thành phần G.cos G.sin Các phản lực thẳng đứng Z1, Z2 ta có Z1 + Z2 = G.cos Thành phần Gsin trọng lƣợng có xu hƣớng kéo xe trƣợt xuống dốc Sơ đồ hình 5.1a ứng với xe đứng dốc quay đầu lên Khi góc dốc  tăng dần lúc bánh xe trƣớc nhấc khỏi mặt đƣờng, lúc phản lực Z1=0, xe bị lật quanh điểm O2 Để xác định góc đốc giới hạn mà xe bị lật đổ, ta lập phƣơng trình mơ 72 men tất lực điểm O2 rút gọn với Z1 = đƣợc : G.b.cosl – G.hg.sinl = tgl = b hg (5-1) (5-2) Trong đó: 1 - góc dốc giới hạn mà xe bị lật đứng yên quay đầu lên dốc b, hg - kích thước toạ độ trọng tâm (hình 5.1) Trƣờng hợp xe đứng dốc quay đầu xuống (hình 5.1b) ta làm tƣơng tự cách lấy mô men lực điểm O1, sau thay Z2 = rút gọn ta đƣợc tgl = a hg (5-3) Trong đó: l- góc dốc giới hạn mà xe bị lật đổ đứng yên quay đầu xuống dốc Qua biểu thức trên, ta thấy góc dốc giới hạn lật đổ tĩnh phụ thuộc vào toạ độ trọng tâm xe Khi xe đứng dốc, ổn đình bị lật đổ, xe cịn bị trƣợt xuống dốc không đủ lực phanh độ bám không tốt bánh xe với mặt đƣờng Để tránh cho xe không bị trƣợt xuống dốc ngƣời ta thƣờng bố trí hệ thống phanh tay xe Trƣờng hợp lực phanh lớn đạt đến giới hạn bám, xe bị trƣợt xuống dốc Ta có: PPmax = .Z2 = G.sinl (5-4) Trong đó: PPmax - Lực phanh lớn bánh xe sau;  - Hệ số bám dọc bánh xe đường Z2 - Phản lực thẳng góc từ đường tác dụng lên bánh xe sau Giá trị Z2 xác định theo công thức sau: G.a cos   G.hg sin  Z2 = L (5-5) Thay Z2 vào công thức (5-4) rút gọn ta xác định đƣợc góc dốc giới hạn xe đứng dốc trƣợt (trƣờng hợp quay đầu lên) tgt =  a L   hg (5-6) Góc dốc giới hạn đứng dốc quay đầu xuống bị trƣợt: tgt =  a L   hg (5-7) Điều kiện để đảm bảo an toàn cho xe đứng dốc xe bị trƣợt trƣớc bị lật Ta có biểu thức: tgt