Tính kinh t chung c aăôtôăđ căđánhăgiáăbằngăgiáăthƠnhătheoăđ năvị s l ng và quƣngăđ ng v n chuy n: t n- km hoặc m t hành khách- km.
T ng giá thành v n chuy n c a ôtô ph thu c vào: k t c u c a ôtô, tình tr ng kỹ thu t c aăch́ng,ăgiáăthƠnhăl ng nhiên li u tiêu th ,ăđi u ki năđ ngăбá,ăđi u ki n khí h u khi s d ng ôtô, ti năl ngăph i tr ầ
Tính kinh t nhiên li u c aăôtôăđ căđánhăgiáăbằng m c tiêu hao nhiên li u trên quãng đ ng 100km hoặc m c tiêu hao nhiên li u cho m t t n-km.ăĐ i v i ôtô khách đ c tính theo m c tiêu hao nhiên li u trên m t hành khách-km hoặc 100km. M c tiêu hao nhiên li u cho m tăđ năvịquƣngăđ ng ch y qd c aăôtôăđ c tính theo bi u th c:
qđ = 100Q
S∗ ( lít
100km) (II.22) Trongăđ́: Q ậL ng tiêu hao nhiên li u (l).
S*ậQuƣngăđ ng ch вăđ c c a ôtô (km).
M c tiêu hao nhiên li uă trênă đ nă vị quƣngă đ ng ch y tính theo công th c (II.22) không k đ n kh iă l ng hàng h mà ôtô v n chuy nă đ c mặc dù khi ôtô chuyên ch hàng h thìăl ng nhiên li u tiêu th s l năh năkhiăkhôngăćăchuвênăch
20
hàng h . Cho nên c n đánhăgiáătínhăkinhăt nhiên li u c a ôtô theo m tăđ năvị hàng hóa v n chuy n. Ví d đ i v i ô tô v n t i, m c tiêu hao nhiên li u cho m tăđ năvị hàng hóa qcăđ c tính theo bi u th c sau:
qc = Q. n
Gt.St kg
t.km (II.23) Trongăđ́: Gt ậ Kh iăl ng hàng h chuyên ch (t).
St ậQuƣngăđ ng chuyên ch c a ôtô khi có hàng hóa (km).
n ậ Tỷ trọng nhiên li u (kg/l).
2.3.2. Ph ngătrìnhătiêuăhaoănhiênăli u c a ôtô.
Khi ôtô chuy năđ ng, tính kinh t nhiên li u c a nó ph thu c vào tính kinh t nhiên li u c aăđ ngăc ăđặt trên ôtô và tiêu hao công su tăđ kh c ph c l c c n chuy n đ ng. Khi thí nghi măđ ngăc ătrênăb thí nghi m,ătaăбácăđịnhăđ c m c tiêu hao nhiên li u theo th i gian (kg/h) và công su t phát ra c aăđ ngăc ăNe (kW).
M c tiêu hao nhiên li u theo th iăgianăđ căбácăđịnh theo bi u th c: GT = Q. n
t kg
h (II.24) Trongăđ́: t ậ Th i gian làm vi c c aăđ ngăc ă(h).
Đ đánhăgiá tính kinh t nhiên li u c aăđ ngăc ,ătaădùngăsu t tiêu hao nhiên li u có ích ge:
ge = GT
Ne = Q. n
Ne.t kg
kW .h (II.25) Trongăđ́: Ne ậ Công su t có ích c aăđ ngăc ă(kW).
Thông qua thí nghi măđ ngăc ăvƠătínhăt n, ta xây d ngăđ căđồ thị quan h gi a công su tăđ ngăc ăvƠăsu t tiêu hao nhiên li u v i s vòng quay c a tr c khuỷuăđ ngăc : Ne = f(ne) và ge = f(ne)
Đồ thịnƠвăđ c trình bày trên hình 2.8 vƠăđ c gọiălƠăđ ngăđặc tính ngoài c a đ ng c .
21
Hình 2.7:Đặc tính ngoài c aăđ ngăc .
Từ công th c (II.23) và (II.24)ătaăŕtăraăđ c bi u th căđ бácăđịnh m c tiêu hao nhiên li uănh ăsau:
qd = 100.ge.Ne.t
S∗. n = 100.ge.Ne
v. n lít
100km (II.26) Trongăđ́: v = S∗
t v n t c chuy năđ ng c a ô tô (km/h)
Khi ôtô chuy năđ ng, công su t c aăđ ngăc ăphátăraăc n thi tăđ kh c ph c các l c c n chuy năđ ngăvƠăđ c bi u thịtheoăph ngătrìnhăcơnăbằng công su tănh ăsau:
Ne = Pψ+Pw±Pj .v
1000 .η (kW) (II.27)
Trongăđ́: Pψ, Pw, Pjậ Các l c c n chuy năđ ng (N). v ậ V n t c chuy năđ ng c a ôtô (m/s).
Nh ăv y m c tiêu hao nhiên li u c a ôtô ph thu c vào su t tiêu hao nhiên li u có ích c aăđ ngăc ăvƠăcôngăsu tătiêuăhaoăđ kh c ph c các l c c n chuy năđ ng.
Từ công th c (II.26) và (II.27) ta có công th c tính m c tiêu hao nhiên li u: qd = ge. Pψ+Pw±Pj
36. n.η
lít
100km (II.28) Ph ngătrìnhă(II.28) gọiălƠăph ngătrìnhăđánhăgiáăm c tiêu hao nhiên li u cho ôtô chuy năđ ng không năđịnh.
22
Khi ôtô chuy năđ ng năđịnh Pj = 0, thì m c tiêu hao nhiên li u s là: qd = ge. Pψ+Pw
36. n.η ( lít
100km) (II.29) Từph ngătrìnhă(II.28) và (II.29) ta rút ra nh n xét sau:
M c tiêu hao nhiên li u trên m tăđ năvịquƣngăđ ng ch y gi m khi khi su t tiêu hao nhiên li u có ích c aăđ ngăc ăgi m,ănghĩaălƠăn uăđ ngăc ăćăk t c u và quá trình làm vi c hoàn thi n thì gi mă đ c m c tiêu hao nhiên li u c a ôtô trên m tă đ nă vị quƣngăđ ng ch y.
Tình tr ng làm vi c c a h th ng truy n l c không t t s làm gi m hi u su t truy n l căvƠălƠmătĕngăm c tiêu hao nhiên li u trên m tăđ năvịquƣngăđ ng ch y.
Khi l c c n chuy năđ ngătĕngălênăthìăm c tiêu hao nhiên li u s tĕng.ăTrongăquáă trìnhăôtôătĕngăt c s lƠmătĕngăm c tiêu hao nhiên li u.
2.3.3.ăĐặc tính tiêu hao nhiên li u c a ôtô khi chuy năđ ng năđ nh.
S d ngăph ngătrìnhă(II.29)ăđ phân tích tính t n m c tiêu hao nhiên li u, ta s gặp nhi uăkh́ăkhĕnăvìătrị s su t tiêu hao nhiên li u có ích c aăđ ngăc ge ph thu c vào s vòng quay c a tr c khuỷuăđ ngăc ăne và m căđ s d ng công su t c aăđ ngăc ă YP. Vì v y ta gi i quy t v năđ này bằngăph ngăphápăбơвăd ngăđ ngăđặc tính tiêu hao nhiên li u c a ô tô.
Đ u tiên, d a vào thí nghi măđ ngăc ătrênăb thí nghi măđ l păđồ thị su t tiêu hao nhiên li u có ích c aăđ ngăc ătheoăm căđ s d ng công su t c aăđ ngăc ăge = f(YP)ăt ngă ng v i các s vòng quay khác nhau c aăđ ngăc ă(hìnhă2.9).
Quaăđồ thị này ta có nh n xét: m căđ s d ng công su t c aăđ ngăc ăcƠngătĕng và s vòng quay c a tr c khuỷuăđ ngăc ăcƠngăgi m thì m c tiêu hao nhiên li u càng gi m, vì ge càng gi m. Vì th khi m căđ s d ng công su tăđ ngăc ănh ănhauă(víăd t i đi m YP1) thì su t tiêu hao nhiên li u có ích c aăđ ngăc ăgeă s vòng quay ne’’’ s nh h năkhiă s vòng quay ne’’ăvà ne’.
23
Hình 2.8:Đồ thị t i trọng c aăđ ngăc ă(ne’> ne’’> ne’’’).
Ti păđ́ătaăбơвăd ngăđồ thị cân bằng công su t c a ôtô khi chuy năđ ng năđịnh v i các h s c n ψ c a các lo i mặtăđ ngăkhácănhauăđ tìmăđ c m căđ s d ng công su t khác nhau c aăđ ngăc ăYP. Ta xây d ngăđồ thị Ne = f(v) cho m t tỉ s truy n c a h th ng truy n l c.
Cĕnăc vƠoăph ngătrìnhăcơnăbằng công su t c a ôtô khi chuy năđ ng năđịnh: Ne = Nψ+Nw
η (II.30) L pă đ ng cong công su t phát ra c aă đ ngă c ăNe =f(v), xu t phát từ đ ng cong này, xây d ng v phíaăd i c aăńăđ ng cong bi u thị công su t tiêu hao cho l c c n không khí và có k đ n công su t tiêu hao cho ma sát trong h th ng truy n l c:
Nw
η = f v =
W .v3
η (II.31)
Sauăđ́ăl păcácăđ ng cong bi u di n công su t c n c a mặtăđ ng v i các h s c n khác nhau Nψ
η = f(v) và có k đ n công su t tiêu hao cho ma sát trong h th ng truy n l c:
Nψ
η =
ψ.G.v
24
D aăvƠoăđồ thị (hình 2.8), ta có th бácăđịnhăđ c m căđ s d ng công su t c a đ ngăc ăYP ng v i s v̀ngăquaвănƠoăđ́ăc aăđ ngăc ,ăt c là ng v i m t v n t c v nào đ́ s truy năđƣăchoăvƠăph thu căvƠoăđi u ki năđ ngăбáăđƣăcho.
Hình 2.9:Đồ thị cân bằng công su t c a ô tô ng v i các h s c n ψ khác nhau c a mặtăđ ng.
Chẳn h nănh ătrênăhìnhă2.9,ăđ đ m b o cho ôtô có th chuy năđ ngăđ c v i v n t c v1trên lo iăđ ng có h s c n ψ1 thì c n ph i có công su tăđ căбácăđịnh bằng t ng s haiăđo n(a+c). Còn công su t c aăđ ngăc ăphátăraăt i v n t c này bằng t ng s haiăđo n (a+b). Từđ́ătaăбácăđịnhăđ c m căđ s d ng công su tăđ ngăc ăYP theo tỷ s : Yp = a+c a+b . (II.33) N u tính Yb theo ph nătrĕmătaăć: Yp% = a+c a+b . 100% (II.34)
Nh ăv y d aăvƠoăđồ thị hình 2.10,ătaăбácăđịnhăđ c trị s YP ( ng v i v,ψ cho tr c),ăcǜngăt ngă ng v i v n t c v và s truy năđƣăcho,ătaăбácăđịnhăđ c s vòng quay c a tr c khuỷuăđ ngăc ăne t ngă ng theo bi u th c:
ne = 60.v.it
2 .rb (vg
25
Từ trị s YP và ne tìmăđ c, d aăvƠoăđồ thị hình 2.9,ătaăбácăđịnhăđ c trị s su t tiêu hao nhiên li u có ích c aăđ ngăc ăge.
Sau khi tính t năđ c trị s c a các l c c n chuy năđ ng Pψ và Pw, rồi thay các trị s vừa tìm đ c: ge, Pψ, PwvƠoăph ng trình (II.29),ătaăбácăđịnh đ c trị s c a m c tiêu hao nhiên li u và từđ́ăбơвăd ngăđ ng cong m c tiêu hao nhiên li u c a ôtô khi chuy năđ ng năđịnh.
Hình 2.10:Đồ thịđặc tính tiêu hao nhiên li u c a ô tô khi chuy năđ ng năđịnh. Đồ thị hình 2.10 đ c gọiălƠăđồ thị đặc tính tiêu hao nhiên li u c a ôtô khi chuy năđ ng năđịnh.
Đồ thị hình 2.10 choă phépă taă бácă địnhă đ c m că đ tiêu hao nhiên li u (lít/100km) khi bi t các trị s ψvƠăv.ăQuaăđồ thị này ta có nh n xét rằng:
Trên m iăđ ng cong c aăđồ thị ćăhaiăđi măđặcătr ngăc ăb n nh t.ăĐi m th nh tă бácă định m c tiêu hao nhiên li u nh nh t qđmin khi ôtô chuy nă đ ng trên lo i đ ng có h s c n ψ (ví d qđmin ng v iăđ ng ψ1 ), v n t c t iăđi măđ́ăđ c gọi là v n t c kinh t và ký hi u là vkt.ăĐi m th hai c aăđ ngăcongă(đi m cu i cùng c a đ ngăcong)ăđặcătr ngăchoăl ng tiêu hao nhiên li u c aăđ ngăc ălƠmăvi c ch đ tồn t iă(cácăđi măa,b,c).ăCácăđi m này ng v i v n t c chuy năđ ng l n nh t c a ôtô vmax v i các h s c n ψ khác nhau.
Ngoài ra, c̀năćăđi m b tăth ng trên m iăđ ng cong (d,e,f) nằm v phía bên ph i c a vkt và lồi lên trên ng v i s b tăđ u ho tăđ ng c a b ti t ki m nhiên li u, h n
26
h păh̀aăkhíăđ călƠmăgiƠuăthêm.ăĐ i v iăđ ngăc ădiêdenăthìă khu v c v n t c nh , đ ng cong s tho iăh năsoăv iăôtôăćăđặtăđ ngăc ăбĕng,ăvìătínhăkinhăt nhiên li u c a đ ngăc ădiesel khu v c v n t c nh t tăh năsoăv iăđ ngăc ăбĕng.
C n chú ý rằng khi ôtô chuy năđ ng v i v n t c kinh t vkt thìăđ tăđ c m c tiêu hao nhiên li u nh nh t qđmin.ăTuвănhiênăđi uănƠвăkhôngăćănghĩaălƠ ta mong mu n ôtô chuy năđ ng v i v n t cănƠв,ăvìătĕngăv n t c chuy năđ ng c a ô tô s tĕngăđ cănĕngă su t v n chuy n và gi măđ c giá thành chung cho trong v n t i ôtô. Vì v y khi chọn v n t c chuy năđ ng thích h p, không nh t thi t xu t phát từđi u ki n tính kinh t c a nhiên li u c a ôtô mà c n ph iăcĕnăc vƠoăcácăđi u ki năsauăđơв:
- Th i gian v n chuy n c n ít.
- Đ m b o an tồn chuy năđ ngătrongăđi u ki năđƣăcho.
- Đ m b oăđi u ki năthíchănghiăchoăng i lái và hành khách.
2.3.4. Đặc tính tiêu hao nhiên li u khi xe chuy năđ ng không năđnh.
Trongăđi u ki n s d ng th c t c a ôtô, tình tr ng mặtăđ ngăluônăthaвăđ i và ch đ t i c aăđ ngăc ăcǜngăluônăluônăthaвăđ i. Vì v y ph n l n th i gian ho tăđ ng c a ôtô là chuy năđ ng không năđịnh, lúc thì chuy năđ ng có gia t căĺcăthìălĕnătr n,ă lúc thì phanh ôtô.
Khi ôtô chuy nă đ ngă tĕngă t c thì t că đ c aă ôtôă tĕngă lên,ă lƠmă tĕngă l c c n chuy năđ ng và dẫnăđ nălƠmătĕngăm c tiêu hao nhiên li u.ăTuвănhiênăĺcăđ́ăl i s d ng t t nh t công su t c aăđ ngăc ăvƠădẫn đ n gi m su t tiêu hao nhiên li u có ích c aăđ ng c .ă
L ng tiêu hao nhiên li u trong th i gian ôtô chuy năđ ngătĕngăt c s l năh năsoă v i khi ôtô chuy năđ ng v i v n t căkhôngăđ i ( v = const; j = 0 ) vì ngoài ph n nhiên li uătiêuăhaoăđ kh c ph c các l c c n chuy năđ ng, còn ph n n a ph i s d ngăđ tĕngă t că(tĕngăđ ngănĕngăc a ôtô ).
N uă nh ă choă ôă tôă chuв nă đ ngă tĕngă t că đ n v n t c v1 , rồiă sauă đ́ă choă ôtôă chuy năđ ngălĕnătr năđ n khi v n t c gi măđ n v1 thì ph năđ ngănĕngănƠвăđ c tr l i ( khiăôtôălĕnătr năthìăđ ngăc ălƠmăvi c ch đ không t i hoặc t tămáвă)ăl ng tiêu hao nhiên li u r t nh . Vì v y m c tiêu hao nhiên li u chung có th gi măh năsoăv i khi
27
chuy năđ ng v i v n t căkhôngăđ i. Quá trình ôtô chuy năđ ngătĕngăt căvƠălĕnătr năgọi là chu kì gia t c ậlĕnătr năvƠăđ c minh họa trên hình 2.12.ăChuăkìănƠвăđ c lặpăđiălặp l i.ăSauăđơвăch́ngătaăs бácăđịnh m c tiêu hao nhiên li u c a ôtô trong quá trình gia t c ậlĕnătr n.
2.3.4.1. L ng tiêu hao nhiên li uătrongăquáătrìnhătĕngăt c c a ôtô:
L ng tiêu hao nhiên li uătrongăquáătrìnhănƠвăđ c tính theo bi u th căsauăđơв: Qj = At getb
36.105 (II.36) đơв:Qj - L ng tiêu hao nhiên li u c aăôtôătrongăquáătrìnhătĕngăt c (kg).
getb - Su t tiêu hao nhiên li u có ích trung bình c aăđ ngăc ătrongăkho ng v n t c từ v1 đ n v2 ( kg/kWh).
At - T ng s công tiêu t nătrongăquáătrìnhătĕngăt c ôtô có k đ n t n th t nĕngl ng cho l c c n trong h th ng truy n l c :
At =Ac+ Ad ηt
Trongăđ́:
Ac - Công tiêu t năđ kh c ph c các l c c n khi ôtô chuy năđ ngătĕngăt c.
Ac = Pψ + Pw . Sj
Sj - Quƣngăđ ng ôtô chuy năđ ngătĕngăt c (m).
Pw - L c c n không khí: Pw = W. vtb2
vtb - V n t c trung bình c a ôtô: � � ≈ �1+�2
2
Pψ - L c c n t ng c ng c aăđ ng: Pψ =ψ. G
Ad - Công c n thi tăđ tĕngăđ ngănĕngăc a ôtô khi chuy năđ ngătĕngăt c (Nm):
Ad = G
2g. v12 −v22 +1
2. Jb. ɷb12 − ɷb22
Trongăđ́: Jb - T ng mômen quán tính c a các bánh xe.
ɷb1 , ɷb2 - V n t c góc c a bánh xe ng v i lúc cu iăvƠăĺcăđ u c a quáătrìnhătĕng t c ( ng v i v n t c v1 và v2 c a ôtô).
28
Hình 2.11:Đồ thị ô tô chuy năđ ng gia t c ậlĕnătr n.
2.3.4.2.ăXácăđịnhăl ng tiêu hao nhiên li u c a ôtô trong th i gian chuy năđ ngălĕnă tr n:
N u trong th i gian m t gi ,ăl ng tiêu hao nhiên li u là Gxx (kg) thì trong th i gian tlt(s)ănƠoăđ́,ăl ng tiêu hao nhiên li uăkhiălĕnătr năs là:
Qlt = Gxx.tlt
jtb (kg) (II.37) Th i gian tlt(s) chuy năđ ngălĕnătr năбácăđịnh theo bi u th c :
tlt = v1−v2
jtb (s) (II.38)
đơв:
jtb - Gia t c chuy năđ ng ch m d n trung bình khi ôtô chuy năđ ngălĕnătr nă(�2). jtb = ψ+Pψ+Pxx G .g δi (m s2) Trongăđ́:
Pxx - L c ma sát trong h th ng truy n l căkhiăđ ngăc ălƠmăvi c ch đ không t i thu gọn v bánh xe ch đ ng (N).
δi - H s tínhăđ n nhăh ng c a các kh iăl ng quay khi ôtô chuy năđ ngălĕnă tr n.
29 Qlt = Gxx.(v1−v2)
3600 .jtb (kg) (II.39) Nh ăv y t ngăl ng tiêu hao nhiên li u cho m t chu kì gia t c ậlĕnătr năs là:
Q = Qj + Qlt (kg) Qt = At.getb
36.105 +Gxx.(v1−v2)
3600 .jtb (kg) (II.40) N uăбácăđịnhăđ căquƣngăđ ng khi ôtô chuy năđ ngătĕngăt c và khi chuy n đ ngălĕnătr nă,ătaăćăth tìmăđ c m c tiêu hao nhiên li u trên m tăđ năvịquƣngăđ ng ch вănh ăsau:
Qst = 100.Qt
Sj+Slt . n ( lít
100km) (II.41) C n chú ý rằng ph ngătrìnhă(II.41),ătaăkhôngătínhăđ nănĕngăl ng tiêu hao cho ph n gia t căbánhăđƠăđ ngăc ăvƠăcácătiêuăhaoănhiênăli u ph khác n a dẫnăđ n m t l ng tiêu hao nhiên li u ph thêmăvƠoăl ng tiêu hao nhiên li u chung.
2.4. Tính tiêu hao nhiên li u theo lý thuy t c a Marc Ross, fuel efficiency and the physics of automobiles, university of michigan [6], 2004: physics of automobiles, university of michigan [6], 2004:
2.4.1. Các y u t nhăh ngăđ n s tiêu hao nhiên li u:
Tiêu th nhiên li u m t chi c xe ph thu c vào hai y u t : 1) T i đ ngăc , nĕngăl ngăđ di chuy n xe và các b ph n khác.
2) Hi u su t nĕngăl ng c a h th ng truy năđ ng (hi u su tăđ ngăc ,ăh th ng truy n