Đặc tính khí động học ô tô

Lời cam đoan Tôi xin cam đoan luận văn kết nghiên cứu riêng tôi, không chép Nội dung luận văn có tham khảo & sử dụng tài liệu, thông tin đ-ợc đăng tải tạp chí theo danh mục tài liệu luận văn Tác giả Nguyễn Minh Hải Mục Lục Phần mở đầu 1.Lý chọn đề tài.4 2.Lịch sử nghiên cứu 3.Mục đích nghiên cứu, đối t-ợng & phạm vi nghiên cứu.5 4.Ph-ơng pháp nghiên cứu Ch-ơng Tổng quan.7 Ch-ơng : Xây dựng mô hình tính toán.11 2.1.Các loại lực & mô men khí động học 11 2.2.Phân tích lực cản 11 2.2.1 Sự phân bố lực cản 12 2.3.Nguồn gốc lực cản13 2.4 Sự phát triển hình dạng thân xe.23 2.4.1.Tối -u hóa chi tiết23 2.4.2 Tối -u hóa hình dạng 26 2.4.3.Thay đổi hình dáng 27 Ch-ơng 3: Tính toán.28 3.1.Các lực & mô men tác dụng lên ô tô 28 3.2.Sự ổn định h-ớng chuyển động 29 3.3.ảnh h-ởng lực & mô men khí động học hiệu phanh.32 3.4.ảnh h-ởng hình dạng ô tô lực & mô men khí động học36 Ch-ơng : Các thử nghiệm đặc tính khí động học53 4.1.Thử nghiệm hầm gió 53 4.1.1.Xác định hệ số khí động học.53 4.1.2.Thử nghiệm kiểm soát dòng không khí54 4.1.3.Xác định l-u thông dòng không khí qua buồng lái.55 4.1.4.Thử nghiệm hệ thống s-ởi & hệ thống điều hòa không khí buồng lái 58 4.1.5.Thử nghiệm làm tan băng & tan s-ơng59 4.1.6.Thử nghiệm làm mát động hầm gió 61 4.2.Ph-ơng pháp thử nghiệm đ-ờng 63 4.2.1.Đo lực cản khí động học bãi cát63 4.2.2.Thử nghiệm gió ngang.65 4.2.3.Thử nghiệm làm mát động đ-ờng68 4.2.4.Chất bẩn bề mặt & thân xe.68 4.2.5.Thử nghiệm xác định tiếng ồn gió đ-ờng.69 Kết luận.71 Tài liệu tham khảo.72 Tóm tắt luận văn73 Phần mở đầu 1.Lý chọn đề tài Ngành công nghiệp ô tô đ-ợc coi nguồn động lực phát triển ngành công nghiệp khác, ngành sử dụng khoảng 40% tổng số máy móc công cụ sản xuất công nghiệp Từ đời đến nay, ngành công nghiệp ô tô chứng tỏ vai trò quan trọng tất lĩnh vực: không đáp ứng nhu cầu ngày tăng ng-ời việc lại & vận chuyển hàng hóa mà đóng góp lớn phát triển kinh tế xã hội quốc nói riêng & kinh tế giới nói chung Ngành công nghiệp ô tô đ-ợc coi ngành sản xuất vật chất, cung cấp ph-ơng tiện lại & vận chuyển tối -u nhằm đảm bảo mạch máu l-u thông thúc đẩy kinh tế phát triển Ngoài ra, đặc tr-ng gắn liền với thành tựu khoa học, ngành công nghiệp ô tô có tác dụng thúc đẩy nhiều ngành, lĩnh vực liên quan phát triển đóng góp vào phát triển chung nhân loại Ngành công nghiệp ô tô không giữ vai trò quan trọng việc thúc đẩy kinh tế phát triển thông qua đáp ứng nhu cầu giao thông vận tải góp phần phát triển sản xuất mà ngành công nghiệp mang lại lợi nhuận cao nhờ sản xuất sản phẩm có giá trị v-ợt trội Thấy đ-ợc tầm quan trọng ngành này, n-ớc phát triển nh- Mỹ, Anh, Đức, Nhật, Pháp trọng phát triển ngành công nghiệp ô tô riêng trình công nghiệp hóa để phục vụ nhu cầu n-ớc nh- xuất sang thị tr-ờng khác Đứng tr-ớc thực tế hàng năm n-ớc ta phải bỏ hàng trăm nghìn tỷ đồng để nhập ô tô, Việt Nam cố gắng xây dựng ngành công nghiệp ô tô riêng với mục tiêu sản xuất thay nhập & b-ớc tiến tới xuất Chính phủ Việt Nam khẳng định vai trò chủ đạo ngành công nghiệp ô tô nghiệp phát triển kinh tế & tạo điều kiện thuận lợi thông qua việc đ-a sách -u đãi để khuyến khích doanh nghiệp & n-ớc đầu t- vào sản xuất ô tô & phụ tùng ô tô 2.Lịch sử nghiên cứu Khí động học l nhân tố quan trọng thiết kế ô tô Những mối quan tâm chủ yếu khí động học giảm lực cản, giảm tiếng ồn gió, giảm tiếng ồn khí thải, ngăn chặn lực nâng không mong muốn & nguyên nhân gây ổn định cho ô tô tốc độ cao Khi xe có hệ số cản nhỏ l-ợng nhiên liệu tiêu thụ ít, vận hành trơn tru & êm Tuy nhiên, thời kỳ sơ khai ngành công nghiệp ô tô, kiểu dáng khí động học đóng vai trò thứ yếu so với vấn đề kinh tế & kỹ thuật Ng-ời khởi x-ớng mô hình khí động học xe nhà thiết kế tiếng Eduard Rumpler, cha đẻ ngành hàng không Đức Những kinh nghiệm thu đ-ợc từ ngành công nghiệp ô tô chiến tranh giới thứ giúp ông thuyết phục đ-ợc toàn giới công nghiệp ô tô tin vào -u điểm v-ợt bậc khí động học Việt Nam, theo chiến l-ợc phát triển công nghiệp ô tô đến năm 2010 & tầm nhìn 2020: - Các loại xe thông dụng (xe tải, xe khách, xe con) phải đạt tỷ lệ nội địa hóa 40% vào năm 2005 & đạt 60% vào năm 2010 - Các loại xe du lịch cao cấp phấn đấu đạt tỷ lệ nội địa hóa 20 25% năm 2005 & 40 45% năm 2010 Tr-ớc yêu cầu nhà máy ô tô Việt Nam tập trung nghiên cứu nội địa hóa vỏ xe con, cabin xe tải & vỏ xe khách Do việc nghiên cứu khí động học ô tô trở nên cần thiết 3.Mục đích nghiên cứu, đối t-ợng & phạm vi nghiên cứu - Mục đích: Mục đích nghiên cứu chuyển động dòng chất khí từ tính toán lực & mô men chất khí chuyển động Các nghiên cứu khí động học đ-ợc ứng dụng để thiết kế hình dạng tối -u cho loại ph-ơng tiện nh-: ô tô, máy bay, tàu thủy, nhằm đạt đ-ợc điều kiện nh- lực cản không khí thấp nhất, ngăn chặn lực nâng không mong muốn, giảm mức tiêu thụ nhiên liệu, tiếng ồn gió, tiếng ồn khí thải, - Đối t-ợng & phạm vi nghiên cứu: Đối t-ợng nghiên cứu loại ô tô Các thử nghiệm đ-ợc tiến hành đ-ờng & phòng thí nghiệm 4.Ph-ơng pháp nghiên cứu Đề tài đ-ợc thực ph-ơng pháp nghiên cứu lý thuyết Ch-ơng Tổng quan Cùng với phát triển kinh tế đất n-ớc, công nghiệp ô tô ngành có vai trò quan trọng đáp ứng nhu cầu vận chuyển hàng năm hàng triệu l-ợt khách & hàng triệu hàng hóa khắp n-ớc Tr-ớc năm 1990 có khoảng 300.000 toàn quốc Việt Nam ch-a có ngành công nghiệp ô tô, chủ yếu số xí nghiệp sửa chữa trung, đại tu từ sau chiến tranh với máy móc cũ, công nghệ lạc hậu, đội ngũ thợ ch-a có trình độ tay nghề cao Đến năm 1991, ngành công nghiệp ô tô Việt Nam bắt đầu hình thành với xuất hai liên doanh Mê Kông & VMC Sau gần hai m-ơi năm hình thành & phát triển, đến có 160 doanh nghiệp sản xuất & lắp ráp ô tô Nền tảng doanh nghiệp ô tô n-ớc doanh nghiệp khí lớn tr-ớc làm công việc sửa chữa đại tu, đ-ợc bổ xung, nâng cao lực sản xuất Các doanh nghiệp hầu hết đ-ợc tổ chức theo h-ớng chuyên môn hóa số chủng loại xe ( xe tải, xe khách, xe chuyên dùng) với dây chuyền sản xuất đơn giản gò, hàn, sơn, lắp rápthiếu hợp tác lẫn nhau, trang thiết bị phần lớn lạc hậu Từ đầu thập kỷ 90 đến nay, l-ợng ô tô nhập & đăng ký ngày tăng, năm sau tăng năm tr-ớc với số l-ợng tăng nhanh Ô tô n-ớc ta đ-ợc cung cấp từ hai nguồn chủ yếu nhập & liên doanh sản xuất & lắp ráp vài doanh nghiệp nhà n-ớc Trong giai đoạn đầu phát triển, sách khuyến khích đầu t-, kêu gọi đ-ợc hãng ô tô tiếng giới đầu t- & phát triển ngành công nghiệp ô tô Việt Nam nh-: Toyota, Suzuki, Mitsubishi, Ford, Mercedes,Đến năm 1995 có 11 liên doanh sản xuất & lắp ráp ô tô, hàng năm sản xuất & lắp ráp hàng nghìn xe loại thay nhập khẩu, tiết kiệm hàng tỉ đô năm Sự đời liên doanh thu hút hàng nghìn kỹ s-, công nhân kỹ thuật hoạt động ngành công nghiệp Tình hình lắp ráp ô tô Việt Nam tồn nhiều dạng Tr-ớc phát triển kinh tế, nhu cầu chuyển chở hàng hóa & hành khách sức ép ngành nghiệp sản xuất & lắp ráp ô tô n-ớc Tùy theo mức độ phức tạp & chuyên môn hóa mà ngành công nghiệp ô tô Việt Nam tồn hình thức lắp ráp nhsau: - Ph-ơng pháp lắp ráp dạng CBU: Ô tô đ-ợc nhập d-ới dạng nguyên chiếc, cụm chi tiết khung gầm, thùng vỏ, cabin đ-ợc lắp ráp, liên kết & sơn hoàn chỉnh - Ph-ơng pháp lắp ráp dạng SKD: ph-ơng pháp lắp ráp từ chi tiết cụm bán tổng thành đ-ợc nhập Tại nơi lắp ráp tiến hành lắp ráp thành cụm tổng thành & cuối hoàn chỉnh thành sản phẩm Một số chi tiết đ-ợc sản xuất n-ớc Ph-ơng pháp có độ phức tạp cao ph-ơng pháp lắp rắp dạng CBU - Ph-ơng pháp lắp ráp dạng CKD: ph-ơng pháp chi tiết đ-ợc nhập có mức độ tháo rời cao so với dạng SKD & ch-a sơn Do nhà máy phải trang bị dây chuyền hàn & sơn - Ph-ơng pháp lắp ráp dạng IKD: Ph-ơng pháp lắp ráp sản phẩm từ chi tiết rời đ-ợc nhập từ n-ớc Một tỉ lệ đáng kể chi tiết đ-ợc cung cấp nhà sản xuất n-ớc Ph-ơng pháp b-ớc chuẩn bị cho việc lắp ráp sản phẩm với 100% chi tiết đ-ợc sản xuất n-ớc Mặc dù, thời gian qua, với lớn mạnh liên doanh với số l-ợng xe bán không ngừng tăng nh-ng số l-ợng ô tô nhập tăng mạnh Điều có nghĩa tiêu tốn nhiều tiền cho việc nhập l-ợng xe lớn Nh- vậy, việc xây dung & phát triển ngành công nghiệp ô tô tr-ớc hết để đáp ứng nhu cầu n-ớc, thay nhập điều cần thiết Thực c-ơng lĩnh phát triển quốc gia, với mục tiêu trở thành n-ớc công nghiệp theo h-ớng đại vào năm 2020, tháng 12 năm 2002 Thủ t-ớng phủ phê duyệt chiến l-ợc phát triển ngành công nghiệp ô tô Việt Nam đến năm 2010, tầm nhìn 2020, tiếp ngày tháng 10 năm 2004 có định phê duyệt quy hoạch phát triển ngành công nghiệp ô tô đến năm 2010 Theo đó, công nghiệp ô tô đ-ợc coi ngành công nghiệp quan trọng, cần -u tiên phát triển để góp phần phục vụ có hiệu trình công nghiệp hóa đại hóa & xây dựng tiềm lực an ninh quốc phòng đất n-ớc (Quyết định 175/2002/QĐ-TTg; Quyết định 117/2004/QĐ-TTg) Quyết định mở thời kỳ phát triển với doanh nghiệp sản xuất & lắp ráp đặc biệt xe tải & xe buýt Các loại xe buýt Việt Nam sản xuất & lắp ráp nhanh chóng đ-ợc thị tr-ờng chấp nhận, đáp ứng đ-ợc phần nhu cầu lại thành phố lớn nh- Hà Nội, TP.Hồ Chí Minh Vai trò công nghiệp ô tô đ-ợc khẳng định có vị trí then chốt vận tải đ-ờng Với lực vận tải n-ớc 317,3 triệu tấn, đ-ờng chiếm 66,8%, đ-ờng thủy khoảng 30%, đ-ờng sắt 2,7% & hàng không đạt 0,3% Theo Cục đăng kiểm Việt Nam, năm 2008, tổng số ô tô l-u hành n-ớc 946601 chiếc, tăng khoảng 23% so với năm 2006 Năm 2009 tổng số ô tô 1.137933 chiếc, đến tháng năm 2010 1.198268 Về lâu dài, vận tải ô tô giữ vai trò quan trọng kinh tế Theo chiến l-ợc phát triển công nghiệp ô tô Việt Nam đến năm 2010 tầm nhìn 2020: - Các loại xe thông dụng (xe tải, xe khách, xe con) đáp ứng từ 40 50% nhu cầu thị tr-ờng n-ớc số l-ợng & đạt tỷ lệ nội địa hóa đến 40% vào năm 2005, đáp ứng 80% nhu cầu thị tr-ờng n-ớc số l-ợng & đạt tỷ lệ nội địa hóa 60% vào năm 2010 - Các loại xe cao cấp: Các loại xe du lịch cao cấp phấn đấu đạt tỷ lệ sản xuất n-ớc từ 20 25% vào năm 2005 & 40 -45% vào năm 2010 đáp ứng phần lớn nhu cầu thị tr-ờng n-ớc Một mục tiêu quan trọng công nghiệp ô tô Việt Nam xây dựng & phát triển ngành công nghiệp ô tô để đến năm 2020 trở thành ngành công nghiệp quan trọng đất n-ớc, có khả đáp ứng mức cao nhu cầu thị tr-ờng n-ớc & tham gia thị tr-ờng khu vực & giới Để làm đ-ợc điều này, cần b-ớc tăng tỉ lệ nội địa hóa ô tô sản xuất n-ớc Chính phủ có chủ tr-ơng tăng tỉ lệ nội địa hóa ô tô sản xuất n-ớc vào năm 2010 Tr-ớc yêu cầu nhà máy ô tô Việt Nam tập trung nghiên cứu nội địa hóa vỏ xe con, cabin xe tải & vỏ xe khách(Công ty khí ô tô 1-5, công ty SAMCO, Tr-ờng Hải) Do việc nghiên cứu khí động học ô tô trở nên cần thiết Vì vậy, đề tài nghiên cứu đặc tính khí động học ô tô đề tài có tính khoa học & thực tiễn cao Nội dung đề tài - Ch-ơng : Tổng quan - Ch-ơng : Xây dựng mô hình tính toán - Ch-ơng : Tính toán - Ch-ơng : Các ph-ơng pháp thử nghiệm khí động học Ch-ơng xây dựng mô hình tính toán 10 trị xác định dòng không khí l-u thông qua cửa l-u thông & cửa thoát qua chỗ rò rỉ Tổng l-u l-ợng dòng chảy Vi đ-ợc chia thành thành phần Vi & Vi điểm giao với đ-ờng rò rỉ thân xe Vi đ-ợc tạo thoát không khí qua chỗ rò rỉ & Vi thoát không khí từ cửa hút Ph-ơng pháp đ-ợc miêu tả dễ sử dụng & ứng dụng rộng rãi Tuy nhiên, độ xác bị giới hạn giả thiết ban đầu không khí nạp vào bên xe xuất đ-ờng ống nạp không khí nắp & không khí thoát xuất vị trí rò rỉ Hậu quả, không khí xuất vài chỗ rò rỉ, ph-ơng pháp cho kết không xác Ví dụ điều xảy quạt tắt & nắp hệ thống s-ởi & hệ thống l-u thông đ-ợc đặt vị trí cho phép không vào khoang lái, điều dẫn đến áp suất cao bên xe 4.1.4.Thử nghiệm hệ thống điều hòa không khí & hệ thống s-ởi buồng lái Hình 4.4 58 Các thử nghiệm hệ thống điều hòa không khí & hệ thống s-ởi đ-ợc thực hầm gió đ-ợc trang bị dụng cụ kiểm nghiệm xe điều chỉnh đ-ợc cho bánh xe chủ động cầu tr-ớc & cầu sau Vì kích th-ớc hầm điều hòa th-ờng nhỏ so với hầm gió khí động học nên t-ơng thích chúng phải đ-ợc kiểm tra thử nghiệm so sánh Hình 4.4 ví dụ điển hình thử nghiệm cấp nhiệt Tr-ớc thử nghiệm, xe đ-ợc đ-a đến vùng nhiệt độ thử nghiệm tất chi tiết buồng lái & động đạt đến nhiệt độ Khi thử nghiệm đ-ợc bắt đầu Bằng cách sử dụng dụng cụ kiểm nghiệm, lực kéo động đạt đến giá trị t-ơng đ-ơng với tốc độ lái Hình 4.4 giá trị nhiệt độ trung bình chỗ để chân, vùng ngực, đầu nh- giá trị nhiệt độ trung bình chung giá trị trung bình Theo nguyên tắc, trình thử nghiệm hệ thống điều hòa không khí đ-ợc thực nh- trình Đầu tiên, xe đ-ợc để nhiệt độ cao, sau thử nghiệm đ-ợc thực cách tăng liên tiếp tốc độ lái Những đèn đặc biệt đ-ợc dùng để mô xạ mặt trời, nhiệt độ không khí bên đ-ợc tăng lên Ngoài ra, độ ẩm đ-ợc tăng để thử nghiệm hệ thống điều hòa điều kiện khác nghiệt Các điều kiện thử nghiệm điển hình, chẳng hạn nh- nhiệt độ xung quanh 400C cao hơn, độ ẩm 40% & 1kw/m2 xạ mặt trời Những đèn đặc biệt dùng để mô xạ mặt trời phải đ-ợc đặt song song & phải có quang phổ giống ánh sáng mặt trời Vì hấp thụ & phản chiếu l-ợng xạ đ-ợc tạo đèn bề mặt kính mờ & rõ không giống nh- ánh sáng mặt trời Do hiệu ứng nhiệt nội thất xe khác & sai lệch kết thử nghiệm tránh khỏi 4.1.5.Thử nghiệm làm tan băng & tan s-ơng Quá trình làm tan băng yêu cầu quan trọng hệ thống điều hòa không khí 59 Hình 4.5 Quá trình phá băng đ-ợc bắt đầu việc làm -ớt tất chi tiết xe đạt đến nhiệt độ thử nghiệm Nhiệt độ tiêu chuẩn thử nghiệm từ -30 đến 180C Thử nghiệm đ-ợc bắt đầu cách phun lớp n-ớc đá lên bề mặt kính chắn gió ô tô Chiếc xe đ-ợc làm -ớt khoảng 30 40 phút nhiệt độ Sau động đ-ợc khởi động & làm nóng tốc độ cầm chừng chạy thiết bị kiểm nghiệm xe với chế độ tải cho tr-ớc Hệ thống làm tan băng đ-ợc kích hoạt & khu vực đ-ợc làm tan băng bề mặt kính chắn gió đ-ợc đánh dấu mặt bên trong khoảng phút cuối thử nghiệm, mẫu băng tan đ-ợc chụp vẽ giấy Các mẫu đ-ợc dùng để đánh giá hiệu suất hệ thống làm tan băng Vì mục đích này, trình thử nghiệm tiêu chuẩn đ-ợc đề cập, vùng đặc biệt đ-ợc xác định kính chắn gió Hình 4.5 mô tả biên dạng khu vực làm tan băng kính chắn gió, đ-ờng thẳng chấm t-ơng đ-ơng với khu vực đặc biệt Trong thử nghiệm làm tan s-ơng, tạo ẩm hành khách đ-ợc mô cách sử dụng thiết bị tạo n-ớc đặc biệt Nhiệt độ thử nghiệm thấp nhiệt độ đóng băng (khoảng -30 C) Sau trình làm -ớt nhiệt độ thử nghiệm, 60 thiết bị tạo n-ớc đ-ợc vận hành khoảng phút ô tô để tạo lớp màng n-ớc bề mặt kính Sau động đ-ợc khởi động & hệ thống làm tan băng & tan s-ơng hoạt động để lấy lớp s-ơng bề măt kính chắn gió Thiết bị tạo n-ớc vận hành thử nghiệm hoàn tất Các hình mẫu khu vực đ-ợc làm tan s-ơng đ-ợc l-u lại để đánh giá cho thử nghiệm làm tan băng 4.1.6.Thử nghiệm làm mát động hầm gió Quá trình phát triển hệ thống làm mát động th-ờng đ-ợc thực dụng cụ kiểm nghiệm xe với gió, có tối -u hóa cuối đ-ợc thực hầm gió Các thử nghiệm t-ơng đồng thử nghiệm đ-ờng đạt đ-ợc dòng không khí xung quanh ô tô đ-ợc mô xung quanh chi tiết phía tr-ớc Vì vậy, ng-ời ta th-ờng sử dụng hầm gió nhỏ hơn, chúng đ-ợc thiết kế riêng cho thử nghiệm làm mát động Hai ph-ơng pháp thử nghiệm đ-ợc dùng để kiểm tra trình làm mát - Sự mô thử nghiệm tốc độ cao đ-ờng có độ dốc nhỏ - Thử nghiệm mô lên dốc kéo moóc Thông th-ờng giá trị nhiệt độ từ 100 120 đ-ợc chọn cho mô lên dốc Trong thử nghiệm tốc độ cao & thử nghiệm lên dốc, lực cản lái xe bao gồm lực cản lên dốc đ-ợc mô thiết bị kiểm nghiệm ô tô Bằng cách này, để giới hạn đ-ờng kính lăn, lực cản lăn lốp lớn đ-ờng Với đ-ờng kính lăn 2m, lực cản gấp lần, lực cản lăn bánh xe không đ-ợc dẫn động có giá trị xấp xỉ Nếu giá trị ch-a phù hợp, lực cản lăn lớn bánh xe bị động chi tiết thiếu cần đ-ợc xem xét riêng mô Các điều kiện lái riêng lẻ thử nghiệm đ-ợc tiến hành tất giá trị nhiệt độ trạng thái ổn định Các giá trị nhiệt độ quan trọng cần đo nhiệt độ làm mát đ-ờng ống phía & phía d-ới két làm mát, nhiệt độ dầu động & nhiệt độ không khí bên Để đánh giá trình làm mát, khác nhiệt độ làm mát đ-ờng ống phía tr & nhiệt độ không khí bên ta thông số quan trọng nhất: 61 t = tr - ta Giá trị t hầu nh- không đổi t-ơng ứng với giá trị nhiệt độ bên khác nhau, cần van nhiệt mở & ly hợp quạt gió ăn khớp (ngắt khớp) không thay đổi Nhiệt độ không khí bên tăng đến giới hạn (tATB), chất làm mát đ-ờng ống phía két làm mát bắt đầu đạt đến nhiệt độ sôi Trong tr-ờng hợp này, có: t = tr - ta = tcb - tATB Do tATB = tcb (tr - ta) = (tcb tr) + ta tcb nhiệt độ sôi chất làm mát, phụ thuộc vào áp suất hệ thống làm mát, đ-ợc xác định áp suất phun nắp két n-ớc làm mát t TAB đ-ợc gọi nhiệt độ hóa Nó nhiệt độ bên mà chất làm mát bắt đầu sôi xe thử nghiệm đ-ợc chạy điều kiện t-ơng tự nh- đ-ợc mô thử nghiệm làm mát tATB đ-ợc sử dụng nh- tiêu chuẩn để đánh giá trình làm mát Nhiệt độ ATB cao trình làm mát hiệu Nếu nhiệt độ không khí bên đ-ợc lựa chọn, thử nghiệm nên đ-ợc tiến hành nhiệt độ cao Do để đảm bảo điều chỉnh chất làm mát & quạt vận hành điều kiện t-ơng tự nh- điều kiện không thuận lợi Ng-ợc lại, cần xem xét nhiệt độ ATB nhiệt độ thử nghiệm thấp khác với nhiệt độ ATB xác định đ-ờng nhiệt độ xung quanh cao Sự khó khăn không gặp phải van nhiệt bị khóa chế độ mở hoàn toàn quạt gió hoạt động liên tục Nh-ng chí khác biệt nhỏ tồn giá trị nhiệt độ ATB xác định cho hai nhiệt độ xung quanh khác Điều mật độ không khí thay đổi & hiệu suất động thay đổi Bằng kinh nghiệm thực tế với nhiều động cơ, công thức sau đ-ợc dùng để tính toán nhiệt độ ATB nhiệt độ xung quanh khác nhau: tATB = tATB + 0,16(t1 t1) Trong : tATB nhiệt độ ATB đo nhiệt độ không khí xung quanh t1 62 tATB nhiệt độ mong muốn với nhiệt độ xung quanh t1 Nhiệt độ ATB hệ thống làm mát động đ-ợc tính toán sau thử nghiệm tốc độ tối đa không trùng với nhiệt độ ATB xác định sau thử nghiệm lên dốc với xe Vì giá trị ATB đ-ợc so sánh điều kiện lái đồng 4.2.Một số ph-ơng pháp thử nghiệm đ-ờng Các ph-ơng pháp thử nghiệm đ-ờng bao gồm: - Thử nghiệm xác định lực cản - Thử nghiệm gió ngang - Thử nghiệm làm mát động đ-ờng - Thử nghiệm xác định tiếng ồn gió đ-ờng 4.2.1.Xác định lực cản khí động học Lực cản th-ờng đ-ợc xác định hầm gió Ngoài có nhiều ph-ơng pháp đ-ợc phát triển để xác định CD bên hầm gió Tuy nhiên, điều kiện không kiểm soát đ-ợc đ-ờng, nên độ tin cậy ph-ơng pháp bị giới hạn Hơn nữa, tách biệt lực cản khí động học & lực cản học khó thực đ-ợc Thử nghiệm th-ờng đ-ợc sử dụng thử nghiệm bãi cát Thử nghiệm phải đ-ợc thực đoạn đ-ờng dài, thẳng Ngoài thử nghiệm nên đ-ợc thực nơi gió Xe thử nghiệm đ-ợc tăng tốc đến tốc độ cao đ-ợc đẩy đến bãi cát cách ngắt động Sự thay đổi tốc độ xe đ-ợc ghi lại liên tục Sự giảm tốc độ xuất lực cản tác động vào ô tô, gọi lực cản khí động học & lực cản học 63 m: Khối l-ợng ô tô (kg) V(t): Vận tốc ô tô (m/s) DM : Lực cản học DA : Lực cản khí động học (N) f thu đ-ợc từ ph-ơng trình chuyển động thành phần quay ld : Mô men quán tính khối l-ợng quay hệ thống truyền lực bao gồm bánh xe cầu dẫn động l0 : Mô men quán tính khối l-ợng quay hệ thống truyền lực bao gồm bánh xe cầu bị động rd & r0 bán kính động học lốp cầu chủ động & cầu bị động Hình 4.7 64 Một ph-ơng pháp để xác định phản lực học thực thử nghiệm phòng thí nghiệm Tuy nhiên, độ tin cậy trình không cao Khó khăn chủ yếu xác định xác lực cản lăn lốp Sự khác đáng ý đ-ợc thấy phép đo trống so với đ-ờng Hơn nữa, lực cản lăn lốp th-ờng đ-ợc gây hình dạng hệ thống treo phải đ-ợc xem xét Lực cản học đ-ợc xác định thử nghiệm đ-ờng lực cản khí động học đ-ợc giả thiết không tồn Điều đạt đ-ợc cách sử dụng moóc (hình 4.7), đ-ợc kéo xe đủ lớn để bao đ-ợc xe thử nghiệm Chiếc xe có bánh xe phía sau & đ-ợc nối với xe kéo móc Lực cản tổng cộng đ-ợc xác định cách dùng xe thử nghiệm đ-ợc đẩy xe khác qua cứng Lực đẩy nối lực cản tổng cộng Tuy nhiên, đẩy phải đủ dài để khử nhiễu loạn hai xe Khoảng cách xe nên lớn hai lần chiều dài xe, ph-ơng pháp khó thực 4.2.2.Thử nghiệm gió ngang Sự nhạy cảm gió ngang xe đ-ợc đánh giá chịu tác động gió ngang tạo chuyển động thẳng đ-ờng Hình 4.8 65 Hình 4.8 sơ đồ thí nghiệm gió ngang Độ lệch ngang xe so với h-ớng chuyển động ban đầu đ-ợc xem xét nh- tham số đặc tr-ng Các thử nghiệm gió ngang đ-ợc thực theo hai cách: - Ng-ời lái điều chỉnh lái Trong suốt trình thử nghiệm, vô lăng đ-ợc giữ vị trí ban đầu trạng thái tự - Ng-ời lái cô gắng giảm xuống mức thấp độ lệch bên xe cách điều chỉnh vô lăng Ph-ơng pháp thứ xem xét phản ứng xe, phù hợp với thử nghiệm so sánh Ph-ơng pháp thứ hai bao gồm phản ứng ng-ời lái nên kết thử nghiệm phụ thuộc vào ng-ời lái Tuy nhiên ph-ơng pháp thứ hai có -u điểm mạch điều khiển kín đ-ợc thực ng-ời lái, xe, đ-ờng chép lại & giống tình thực tế Hình 4.9 Độ lệch bên xe đ-ợc xác định theo hai cách: a) Ng-ời lái cho xe vào đ-ờng thử đ-ờng thẳng định h-ớng tr-ớc, song song với thiết bị tạo gió ngang (hình 4.7) Trong trình thử nghiệm, vị trí xe 66 đ-ợc đánh dấu đ-ờng súng phun màu xác định cảm biến gắn d-ới đ-ờng b) Các thiết bị đo đ-ợc gắn bên xe ghi lại hành trình tr-ớc & thí nghiệm Thiết bị dùng để đo độ lệch bên xe dựa liệu gia tốc ngang Độ lệch ngang xe đ-ợc xác định qua hai tín hiệu liên tiếp gia tốc Để đo gia tốc ngang, gia tốc kế đ-ợc đặt bệ cân hồi chuyển Cuối cùng, tốc độ xe phải đ-ợc ghi lại cách xác để xác định độ lệch ngang xe so với hành trình ban đầu Ph-ơng pháp a) nhanh, dễ thực & không cần thiết bị thử nghiệm phức tạp Tuy nhiên, độ xác thấp ph-ơng pháp thứ hai Một nguyên nhân sai số khó khăn vào gió ngang với góc lệch không Lỗi không xuất dùng thiết bị cân hồi chuyển(ph-ơng pháp b), số liệu độ lệch ngang bắt đầu tr-ớc xe vào vùng gió ngang Có thể dễ dàng chứng minh đ-ợc độ nhạy gió ngang không phụ thuộc vào đặc tính khí động học Chẳng hạn, trạng thái bị tác động thay đổi áp suất lốp phía tr-ớc & phía sau hai thử nghiệm liên tiếp Mặc dù hệ số động học không thay đổi, độ lệch ngang xe tạo gió ngang thay đổi xe có xu h-ớng quay vòng thừa lớn Ví dụ nh- áp suất lốp bánh xe tr-ớc lớn áp suất lốp bánh xe sau Một số ph-ơng tiện khác chịu tác động gió ngang khác hoạt động Dữ liệu đặc tính chúng đ-ợc tóm tắt bảng 14.4 Sự so sánh cho thấy có liên hệ chiều dài & tốc độ gió Nh- kết quả, liệu thử nghiệm thu đ-ợc ph-ơng tiện khác đ-ợc so sánh riêng Hơn nữa, tốc độ gió & biên dạng thay đổi theo khoảng cách đến nguồn tạo gió ngang, xe thử phải đ-ợc đ-a vào đ-ờng thử gió ngang với khoảng cách hợp lý so với thiết bị tạo gió ngang Véc tơ hợp lực tốc độ gió vuông tác động vào xe bao gồm tốc độ đ-ờng & thành phần gió ngang Một sai lệch đáng kể thu đ-ợc vectơ tổng biên dạng gió hầm gió, thiết bị tạo gió ngang & điều kiện thực tế đ-ờng đ-ợc so sánh 67 4.2.3.Thử nghiệm làm mát động đ-ờng Do thay đổi liên tục điều kiện môi tr-ờng, thử nghiệm làm mát động đ-ờng có kết hạn chế; thử nghiệm có tính hệ thống & tinh chỉnh thiết bị làm mát khó thực đ-ợc Đây lý thử nghiệm đ-ờng th-ờng đ-ợc thực để kiểm tra kết thu đ-ợc hầm gió & xác nhận tính hợp lệ chúng Các thử nghiệm làm mát có liên quan t-ơng đối Tuy nhiên, thử nghiệm lên dốc khó thực đ-ợc khó khăn việc tìm đ-ờng thử, đ-ờng thử với độ dốc không đổi đủ dài để đạt đ-ợc nhiệt độ chất làm mát & nhiệt độ dầu không đổi Tuy nhiên, vấn đề đ-ơc giải cách sử dụng moóc đ-ợc thiết kế đặc biệt đ-ợc kéo xe thử đ-ờng có độ dốc định Moóc đ-ợc thiết kế để tạo tăng lực cản để mô chuyển động lên dốc xe Giống nh- thử nghiệm hầm gió, kết đạt đ-ợc biểu thị dạng nhiệt độ ATB Nhiệt độ không khí môi tr-ờng thay đổi hành trình thử nghiệm & th-ờng thấp nhiệt độ hầm gió điều hòa So với kết thử nghiệm, ảnh h-ởng nhiệt độ môi tr-ờng nhiệt độ ATB phải đ-ợc xem xét Không phải tất điều kiện ảnh h-ởng đến hiệu suất hệ thống làm mát động mô hầm gió đ-ờng Một thống số quan trọng ảnh h-ởng độ cao Nh- kết việc tăng áp suất khí với độ cao, 2500m 0,74bar & kết độ nhạy không khí thấp hơn, dẫn đến hiệu suất động thay đổi Sự mô trạng thái thực đ-ợc hầm gió bình th-ờng đ-ờng vùng đất phẳng (flat land) 4.2.4 Chất bẩn bề mặt thủy tinh & thân xe Trong trình hoạt động hàng ngày, chất bẩn tích tụ xe bánh xe xe khác Để đánh giá hiệu thay đổi thiết kế bám bẩn xe, chất bẩn phải đ-ợc xác định ph-ơng pháp định l-ợng Các ph-ơng pháp ứng dụng đ-ờng nh- hầm gió 68 Một ph-ơng pháp đ-ợc áp dụng đ-ờng xác định chất bẩn tích tụ xe ph-ơng pháp lốc xoáy bánh xe Theo ph-ơng pháp này, đ-ờng thử đ-ợc bao bọc lớp chất bẩn dễ xác định Các đĩa nhỏ đ-ợc đặt xe để kiểm tra,chúng đ-ợc cân tr-ớc đặt lên xe Xe thử đ-ợc cho chạy vài lần đ-ờng thử Sau đĩa đ-ợc lấy & cân lại Chiếc xe đ-ợc thử nghiệm hai tr-ờng hợp có & cánh gió phía sau(hình 6.34) Hình 6.35 minh họa cho khả ph-ơng pháp để làm bật hiệu điều chỉnh thân xe Một nh-ợc điển có liên quan đến thay đổi đ-ợc nhận ra: Sự giảm tích tụ chất bẩn nửa d-ới cửa sổ & panel d-ới phía sau Để mô tích tụ bụi bẩn hầm gió, chât bẩn đ-ờng bắn lên từ lốp đ-ợc thay n-ớc N-ớc đ-ợc phun vào hốc bánh xe Các đĩa nhỏ đ-ợc dùng để xác định mức độ chất bẩn đ-ợc bọc lớp vật liệu hút n-ớc mỏng & khô Một ph-ơng pháp khác để xác định bụi bẩn bắn lên bánh xe cho đá tan vào dòng không khí & đặt vào thân xe lớp phim dầu mỏng để nghiên cứu Đá tan đ-ợc phun vào bánh xe phía tr-ớc vào vùng n-ớc chết phía sau xe Sự tập trung đá tan panel xe cung cấp thông tin tích tụ chất bẩn điều kiện lái thông th-ờng Ph-ơng pháp xác Ph-ơng pháp đá tan sử dụng hầm gió Tuy nhiên, có nh-ợc điểm lớn tạo chất bẩn hầm Việc làm hầm lớn tốn Hơn nữa, chất bẩn làm giảm độ xác thiết bị hầm gió 4.2.5.Thử nghiệm xác định tiếng ồn gió đ-ờng Xác định tiếng ồn gió đ-ờng gặp phải khó khăn tiếng ồn từ hệ thống truyền lực & lốp bao phủ tiếng ồn gió Hơn nữa, dao động tự tốc độ & h-ớng gió tự nhiên làm giảm tính lặp lại thử nghiệm Tiếng ồn hệ thống truyền lực khử cách cho động hoạt động tốc độ cao Để giảm thiểu tiếng ồn lốp, ng-ời ta sử dụng loại lốp đặc biệt Sự đánh giá tiếng ồn gió đ-ờng hay chí ph-ơng pháp khách quan bị giới hạn để so sánh Tiếng ồn đ-ợc ghi lại băng Sau thí nghiệm, nghiên cứu đ-ợc thực 69 phòng thí nghiệm Các tín hiệu đ-ợc ghi lại xe thử nghiệm khác đ-ợc phát lại Một so sánh đáng tin cậy đạt đ-ợc chuyển từ điều kiện thử nghiệm sang điều kiện thử nghiệm khác 70 Kết luận Khí động học có vai trò quan trọng thiết kế ô tô nhằm tạo xe có hình dạng tối -u với hệ số cản thấp để hạn chế mức tiêu thụ nhiên liệu nhgiảm tiếng ồn gió & tiếng ồn khí thải Trên giới, đề tài đ-ợc nghiên cứu từ lâu nhiên n-ớc ta ngành công nghiệp ô tô giai đoạn đầu phát triển đề tài nghiên cứu khí động học hạn chế Một số kết đạt đ-ợc luận văn: - Luận văn sâu nghiên cứu tiêu đánh giá đặc tính khí động học ô tô: - Xây dựng mô hình để phân tích tiêu đánh giá đặc tính khí động học lực cản , lực nâng & ổn định chuyển động - Phân tích ảnh h-ởng hình dạng đến hệ số cản & hệ số nâng - Đề xuất biện pháp nhằm giảm lực cản, lực nâng xuống mức tối -u Các ph-ơng pháp thử nghiệm đặc tính khí động học: Thử nghiệm hầm gió & thử nghiệm đ-ờng 71 Tài liệu tham khảo Wolf-Heinrich Hucho 1998, Aerodynamics of road vehicles L.Houghton, Aerodynamics for Engineering Students L.M.Milne-Thomson, Theoretical Aerodynamics John Bertin, Aerodynamics for Engineers John D.Anderson, Foundamental of Aerodynamics 72 ... khách(Công ty khí ô tô 1-5, công ty SAMCO, Tr-ờng Hải) Do việc nghiên cứu khí động học ô tô trở nên cần thiết Vì vậy, đề tài nghiên cứu đặc tính khí động học ô tô đề tài có tính khoa học & thực... h-ớng chuyển động 3.2.1.Sự ổn định h-ớng chuyển động Dòng không khí xung quanh ô tô tạo lực cản mà gây lực & mô men khí động học khác ảnh h-ởng đến ổn định h-ớng chuyển động ô tô Không khí phía tr-ớc... ngành công nghiệp ô tô chiến tranh giới thứ giúp ông thuyết phục đ-ợc toàn giới công nghiệp ô tô tin vào -u điểm v-ợt bậc khí động học Việt Nam, theo chiến l-ợc phát triển công nghiệp ô tô đến