Thí nghiệm ô tô và máy công trình

LỜI NÓI ĐẦU 2 Phần 1 : ĐO LỰC CẢN CHUYỂN ĐỘNG CƠ BẢN CỦA Ô TÔ 3 1. Cơ sở lý thyết về sự hình thành lực cản 3 2. Mô tả phương pháp và trình tự đo 7 2.1 Chuẩn bị thiết bị thí nghiệm 7 2.2 Trình tự tiến hành thí nghiệm 8 2.3 Xử lý kết quả và đánh giá kết quả đo 8 Phần 2 ĐO TIÊU HAO NHIÊN LIỆU CỦA Ô TÔ 20 1. Cơ sở lý thuyết về tiêu hao nhiên liệu 20 2. Mô tả phương pháp và trình tự đo 25 2.1 Chuẩn bị thiết bị thí nghiệm 25 2.2 Trình tự tiến hành thí nghiệm 25 2.3 Xử lý kết quả và đánh giá kết quả đo 26 TÀI LIỆU THAM KHẢO 35 Phần 1 : ĐO LỰC CẢN CHUYỂN ĐỘNG CƠ BẢN CỦA Ô TÔ 1. Cơ sở lý thyết về sự hình thành lực cản Hình 1.1 Sơ đồ lực tác dụng lên xe khi chuyển động trên đường Trong đó: G: Trọng lượng toàn bộ của ô tô. Ff1: Lực cản lăn ở bánh xe bị động. Ff2 – Lực cản lăn ở bánh xe chủ động. Fω – Lực cản không khí. Fj – Lực quán tính của ô tô khi chuyển động. Z1, Z2 – Phản lực pháp tuyến của mặt đường tác dụng lên các bánh xe ở cầu trước và cầu sau. Mf1, Mf2 – Mô men cản lăn ở bánh xe bị động và chủ động. Khi ô tô đang chuyển động với một vận tốc ban đầu, nếu ta cắt ly hợp thì ô tô chịu tác dụng của các lực: Lực cản lăn; Lực cản không khí; Lực quán tính của ô tô; Ta có phương trình chuyển động của ô tô là: (1.1) (1.2) Và (1.3) Trong đó: Fk – lực kéo tiếp tuyến sinh ra tại bánh xe chủ động; Fd – lực cản lên dốc Fk – lực bám của bánh xe với mặt đường Ff = Ff1 + Ff2 – Lực cản lăn sinh ra ở các bánh xe cầu chủ động và bị động Giả sử hệ số cản lăn trên bánh xe trước và sau là bằng nhau: f1 = f2 = f Vậy: (1.4) f0 – Hệ số cản lăn ứng với tốc độ chuyển động của xe, v – Tốc độ chuyển động của ô tô tính theo ms G – Trọng lượng toàn bộ của ô tô. Fω, Fj – Lực cản không khí và lực quán tính do chuyển động tịnh tiến của ô tô (bỏ qua lực quán tính do chuyển động quay của các chi tiết). Với Fω= K.A.v2 (1.5) Trong đó: K – Hệ số cản không khí, nó phụ thuộc vào dạng ô tô và chất lượng bề mặt của nó, phụ thuộc vào mật độ không khí, Ns2m4. A – Diện tích cản chính diện của ô tô máy kéo, nghĩa là diện tích hình chiếu của ô tô máy kéo trên mặt phẳng vuông góc với trục dọc của chúng, m2. v – tốc độ tương đối giữa không khí và ô tô, ms. Ta xem không khí tĩnh tuyệt đối khi làm thí nghiệm, tức là v = voto. Và (1.6) Trong đó: G – Trọng lượng toàn bộ của ô tô, N. t – Gia tốc tịnh tiến của ô tô, ms2 t – hệ số tính đến ảnh hưởng của các khối lượng chuyển động quay Theo 2 t được xác định theo công thức kinh nghiệm sau: Theo 1 t nằm trong khoảng (11,05) Xét trường hợp xe chuyển động trên đường ngang (α=0) và lúc này xe chuyển động chậm dần nên lúc này ta có phương trình chuyển động của ô tô như sau: (1.7)  Phương trình cân bằng khi xe lăn trơn (cắt nhiên liệu, cắt ly hợp): (1.8) Mặt khác ta có: (1.9) Thế (1.10) vào (1.9) ta được: (1.10) Theo 2 ta có: (1.11) Suy ra dạng phương trình hệ số cản lăn theo (1.11) là: (1.12) Mà theo 2 ta cũng có: (1.13) Suy ra dạng phương trình của hệ số cản lăn là: (1.14) Từ (1.12) và (1.14) suy ra phương trình tổng quát của hệ số cản lăn là một hàm số bậc hai phụ thuộc theo tốc độ: (1.15) Thế (2.15) vào (2.10) ta được: (1.16) (1.17) Đặt: F0 = G.f0 hệ số lực cản lăn không phụ thuộc vào tốc độ F1 = f1G hệ số lực cản lăn phục thuộc bậc nhất với tốc độ F2 = hệ số lực cản lăn phụ thuộc bậc hai theo tốc độ (1.18) (1.19) Ký hiệu: (1.20) Lực quán tính do chuyện động chậm dần của xe đóng vai trò là lực kéo, để xe chuyển động được thì lực quán tính bằng lực cản. Vì vậy để xác định đặc tính lực cản của ô tô trên đường ta xác định lực quán tính chậm dần của ô tô. Như vậy phương pháp là đo biến thiên tốc độ theo thời gian. Tức là thay vì đo lực kéo thì ta sẽ đo lực quán tính Fj khi xe lăn trơn. Xây dựng các phương án tiến hành thí nghiệm Để đo biến thiên tốc độ theo thời gian khi cho xe lăn trơn ta có thể sử dụng ba phương pháp sau: + Cách 1: sử dụng định vị GPS, đối với các xe hiện đại đã có định vị GPS hoặc phải sử dụng thêm định vị ở trên xe, khi đó ta tăng tốc cho đến Vmax rồi xem sự biến thiên của tốc độ theo thời gian. + Cách 2: đo biến thiên tốc độ theo thời gian thông qua đồng hồ hiện tốc độ trên xe và đồng hồ thời gian (điện thoại). Khi tiến hành thí nghiệm tất cả đều ngồi trên xe, điều khiển cho xe tăng tốc lên vượt quá Vmax rồi bắt đầu cho xe lăn trơn, khi đó ta quay màn hình kim vận tốc lại để tách số liệu biến thiên tốc độ theo thời gian. + Cách 3: xuất dữ liệu từ cổng chẩn đoán OBD II, ghi lại diễn biến tốc độ theo thời gian qua điện thoại smartphone. Chọn phương pháp để tiến hành thí nghiệm: Đối với 3 phương pháp đo trên đều có ưu nhược điểm riêng, tuy nhiên đối với phương pháp một và ba thì đòi hỏi trang bị dụng cụ thí nghiệm hiện đại hơn. Nên để đơn giản và dễ tiến hành thí nghiệm ta chọn phương pháp thứ 2 – cho xe lăn trơn trên đương bằng nằm ngang để tiến hành làm thí nghiệm. 2. Mô tả phương pháp và trình tự đo 2.1 Chuẩn bị thiết bị thí nghiệm 2.1.1 Chuẩn bị xe thử nghiệm Đối với xe thử nghiệm chúng ta có thể chọn bất cứ xe nào để làm thí nghiệm. Để kết quả thí nghiệm được chính xác thì xe thử nghiệm phải đạt một số yêu cầu sau: Áp suất lốp phải đạt chuẩn và áp suất các lốp phải bằng nhau Độ mòn của lốp nhỏ và mòn đều ở các lốp Tiến hành kiểm tra sơ bộ hư hỏng của xe trước khi thủ nghiệm 2.1.2 Chuẩn bị thiết đi đo thời gian Để đo thời gian khi làm thí nghiệm, mà yêu cầu phải ghi lại được nhiều điểm đo nên ta sử dụng điện thoại smartphone. Ta có thể quay lại quá trình giảm tốc độ trên đồng hồ tốc độ để tách số liệu sau, hoặc có thể đọc và ghi chép luôn tại khi đo. 2.1.3 Chuẩn bị bãi thử nghiệm Từ công thức (1.10) ta có thể thấy được các yếu tố ảnh hưởng đến lực cản khi xe chuyển động và để tiến hành thí nghiệm ta cần loại bỏ các yếu tố đó để kết quả thí nghiệm được chính xác. + Bãi xe đủ dài (tối thiểu 3km) để đảm bảo quá trình tăng tốc lên đến tốc độ Vmax và để xe lăn trơn hết hành trình + Chất lượng mặt đường thí nghiệm phải bằng phẳng, không có nhấp nhô và không có lên dốc xuống dốc để không ảnh hưởng đến quá trình đo + Vị trí của bãi thử là nơi ít gió để hạn chế lực cản không khí + Bãi thử là nơi ít có người qua lại và các phương tiện cùng tham gian trên đường, yếu tố này rất cần thiết vì có thể ta phải tiến hành thí nghiệm nhiều lần khi đang thí nghiệm phải dùng phanh và lách để tránh các phương tiện khác. Đối với điều kiện thí nghiệm của chúng ta, để đáp ứng các yêu cầu của bải thử trên ta chọn tuyến đường Nguyễn Tất Thành để làm thí nghiệm. 2.2 Trình tự tiến hành thí nghiệm Tất cả sinh viên làm thí nghiệm sẽ tập trung ở trung tâm thí nghiệm ô tô và máy công trình, kiểm tra xe thử nghiệm lần cuối cùng trước khi ra đường thử, sau đó di chuyển ra đường thử Nguyễn Tất Thành bằng ô tô. Xe ở vị trí đầu đường thử và các thiết bị đã chuẩn bị để bắt đầu thử Tăng tốc xe vượt quá 60 kmh, giữ nguyên vận tốc đó cho xe chạy ổn định sau đó tiến hành trả về số mos để bắt đầu đo. Khi kim chỉ tốc độ về đến 60 kmh thì bắt đầu bấm thời gian, vận tốc cứ giảm thêm 5km ta lại bấm thời gian 1 lần. Cứ như thế cho đến khi vận tốc còn lại 20kmh thì kết thúc đo. Tiến hành 11 lần đo như thế để có được kết quả ít sai số nhất Kết thúc thí nghiệm, di chuyển về lại trung tâm thí nghiệm Xử lý kết quả và đánh giá kết quả đo. 2.3 Xử lý kết quả và đánh giá kết quả đo 2.3.1 Xử lý kết quả đo Từ kết quả thí nghiệm trên ta chuyển đổi đơn vị về đơn vị chuẩn để tính toán và xử lý nên ta có bảng 2.3 Bảng 1.1 Kết quả chuyển đổi tốc độ lăn trơn Vkmh theo thời gian t s

LỜI NÓI ĐẦU 2

Phần 1 : ĐO LỰC CẢN CHUYỂN ĐỘNG CƠ BẢN CỦA Ô TÔ 3

1 Cơ sở lý thyết về sự hình thành lực cản 3

2 Mô tả phương pháp và trình tự đo 7

2.1 Chuẩn bị thiết bị thí nghiệm 7

2.2 Trình tự tiến hành thí nghiệm 8

2.3 Xử lý kết quả và đánh giá kết quả đo 8

Phần 2 ĐO TIÊU HAO NHIÊN LIỆU CỦA Ô TÔ 20

1 Cơ sở lý thuyết về tiêu hao nhiên liệu 20

2 Mô tả phương pháp và trình tự đo 25

2.1 Chuẩn bị thiết bị thí nghiệm 25

2.2 Trình tự tiến hành thí nghiệm 25

2.3 Xử lý kết quả và đánh giá kết quả đo 26

TÀI LIỆU THAM KHẢO 35

LỜI NÓI ĐẦU

Lời đầu tiên chúng em xin được dành lời cảm ơn chân thành nhất đến thầy

TS Lê Văn Tụy đã tận tình hướng dẫn, giải đáp mọi thắc mắc để chúng em có thểhoàn thành tốt bài bài cáo này

Đối với chúng em, là những sinh viên ngành kỹ thuật cơ khí, việc trang bịnhững kiến thức thí nghiệm là hết sức cần thiết, đặc biệt là việc thí nghiệm kiểmchứng trong ngành ô tô Từ đó có thể biết được khả năng làm việc của ô tô, thôngqua kết quả thí nghiệm được có thể đánh giá các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất và

có thể hạn chế các yếu tố ảnh hưởng đó

Để đáp ứng được điều đó, chúng em được trang bị học phần “Thí nghiệm ô

tô và máy công trình” Từ các kiến thức đã học chúng em có thể trình bày cơ sở lý

thuyết để xây dựng các phương án tiến hành thí nghiệm nhằm đạt được kết quả cầnđánh giá, đồng thời cũng sử dụng các công cụ để xử lý kết quả thí nghiệm được đểrút ra nhận xét và kết luận cho phướng án đã chọn và đối tượng cần kiểm nghiệm.Trong học phần này, chúng em được thầy phân công báo cáo 2 bài thí nghiệm trọngtâm:

Đo lực cản chuyển động cơ bản của ô tô

Đo tiêu hao nhiên liệu của ô tô Được sự hướng dẫn tận tình của Thầy TS Lê Văn Tụy, chúng em đã cố gắnghoàn thành báo cáo tốt nhất có thể Trong qua trình học tập và báo cáo sẽ còn nhiềukiến thức chưa hiểu hết do đó không tránh khỏi những thiếu sót, kính mong nhậnđược sự hướng dẫn thêm của Thầy

Phần 1 : ĐO LỰC CẢN CHUYỂN ĐỘNG CƠ BẢN CỦA Ô TÔ

Fj – Lực quán tính của ô tô khi chuyển động

Z1, Z2 – Phản lực pháp tuyến của mặt đường tác dụng lên các bánh xe ởcầu trước và cầu sau

Mf1, Mf2 – Mô men cản lăn ở bánh xe bị động và chủ động

Khi ô tô đang chuyển động với một vận tốc ban đầu, nếu ta cắt ly hợp thì ô tôchịu tác dụng của các lực:

- Lực cản lăn;

- Lực cản không khí;

- Lực quán tính của ô tô;

Ta có phương trình chuyển động của ô tô là:

Fk – lực bám của bánh xe với mặt đường

Ff = Ff1 + Ff2 – Lực cản lăn sinh ra ở các bánh xe cầu chủ động và bịđộng

Giả sử hệ số cản lăn trên bánh xe trước và sau là bằng nhau:

f0 – Hệ số cản lăn ứng với tốc độ chuyển động của xe,

v – Tốc độ chuyển động của ô tô tính theo [m/s]

G – Trọng lượng toàn bộ của ô tô

Fω, Fj – Lực cản không khí và lực quán tính do chuyển động tịnh tiến của

ô tô (bỏ qua lực quán tính do chuyển động quay của các chi tiết)

Với Fω= K.A.v2 (1.5)Trong đó:

K – Hệ số cản không khí, nó phụ thuộc vào dạng ô tô và chất lượng bềmặt của nó, phụ thuộc vào mật độ không khí, [Ns2/m4]

A – Diện tích cản chính diện của ô tô máy kéo, nghĩa là diện tích hìnhchiếu của ô tô máy kéo trên mặt phẳng vuông góc với trục dọc củachúng, [m2].

v – tốc độ tương đối giữa không khí và ô tô, [m/s] Ta xem không khítĩnh tuyệt đối khi làm thí nghiệm, tức là v = voto

Trong đó:

G – Trọng lượng toàn bộ của ô tô, [N]

dvj

dt



t – Gia tốc tịnh tiến của ô tô, [m/s2] t – hệ số tính đến ảnh hưởng của các khối lượng chuyển động quay Theo [2] t được xác định theo công thức kinh nghiệm sau:

t 1.05 0.05 i h2

Theo [1] t nằm trong khoảng (1-1,05)

Xét trường hợp xe chuyển động trên đường ngang (α=0) và lúc này xe chuyểnđộng chậm dần nên lúc này ta có phương trình chuyển động của ô tô như sau:

Thế (1.10) vào (1.9) ta được:

2 t

v

(1.11)Suy ra dạng phương trình hệ số cản lăn theo (1.11) là:

v

(1.13)Suy ra dạng phương trình của hệ số cản lăn là:

Đặt: F0 = G.f0 hệ số lực cản lăn không phụ thuộc vào tốc độ

F1 = f1G hệ số lực cản lăn phục thuộc bậc nhất với tốc độ

F2 = K.AG f 2 hệ số lực cản lăn phụ thuộc bậc hai theo tốc độ (1.18)

Ký hiệu: F c F0 F v F v1  2 2

(1.20)

Lực quán tính do chuyện động chậm dần của xe đóng vai trò là lực kéo, để xechuyển động được thì lực quán tính bằng lực cản Vì vậy để xác định đặc tính lựccản của ô tô trên đường ta xác định lực quán tính chậm dần của ô tô Như vậyphương pháp là đo biến thiên tốc độ theo thời gian Tức là thay vì đo lực kéo thì ta

sẽ đo lực quán tính Fj khi xe lăn trơn

Xây dựng các phương án tiến hành thí nghiệm

Để đo biến thiên tốc độ theo thời gian khi cho xe lăn trơn ta có thể sử dụng baphương pháp sau:

+ Cách 1: sử dụng định vị GPS, đối với các xe hiện đại đã có định vị GPS hoặcphải sử dụng thêm định vị ở trên xe, khi đó ta tăng tốc cho đến Vmax rồi xem sựbiến thiên của tốc độ theo thời gian

+ Cách 2: đo biến thiên tốc độ theo thời gian thông qua đồng hồ hiện tốc độ trên

xe và đồng hồ thời gian (điện thoại) Khi tiến hành thí nghiệm tất cả đều ngồitrên xe, điều khiển cho xe tăng tốc lên vượt quá Vmax rồi bắt đầu cho xe lăn trơn,khi đó ta quay màn hình kim vận tốc lại để tách số liệu biến thiên tốc độ theothời gian

+ Cách 3: xuất dữ liệu từ cổng chẩn đoán OBD II, ghi lại diễn biến tốc độ theothời gian qua điện thoại smartphone

Chọn phương pháp để tiến hành thí nghiệm:

Đối với 3 phương pháp đo trên đều có ưu nhược điểm riêng, tuy nhiên đối vớiphương pháp một và ba thì đòi hỏi trang bị dụng cụ thí nghiệm hiện đại hơn Nên để

đơn giản và dễ tiến hành thí nghiệm ta chọn phương pháp thứ 2 – cho xe lăn trơn trên đương bằng nằm ngang để tiến hành làm thí nghiệm.

2 Mô tả phương pháp và trình tự đo

2.1 Chuẩn bị thiết bị thí nghiệm

2.1.1 Chuẩn bị xe thử nghiệm

Đối với xe thử nghiệm chúng ta có thể chọn bất cứ xe nào để làm thí nghiệm

Để kết quả thí nghiệm được chính xác thì xe thử nghiệm phải đạt một số yêucầu sau:

- Áp suất lốp phải đạt chuẩn và áp suất các lốp phải bằng nhau

- Độ mòn của lốp nhỏ và mòn đều ở các lốp

- Tiến hành kiểm tra sơ bộ hư hỏng của xe trước khi thủ nghiệm

2.1.2 Chuẩn bị thiết đi đo thời gian

Để đo thời gian khi làm thí nghiệm, mà yêu cầu phải ghi lại được nhiều điểm

đo nên ta sử dụng điện thoại smartphone Ta có thể quay lại quá trình giảm tốc độtrên đồng hồ tốc độ để tách số liệu sau, hoặc có thể đọc và ghi chép luôn tại khi đo

2.1.3 Chuẩn bị bãi thử nghiệm

Từ công thức (1.10) ta có thể thấy được các yếu tố ảnh hưởng đến lực cản khi

xe chuyển động và để tiến hành thí nghiệm ta cần loại bỏ các yếu tố đó để kết quảthí nghiệm được chính xác

+ Bãi xe đủ dài (tối thiểu 3km) để đảm bảo quá trình tăng tốc lên đến tốc độ

Vmax và để xe lăn trơn hết hành trình

+ Chất lượng mặt đường thí nghiệm phải bằng phẳng, không có nhấp nhô vàkhông có lên dốc xuống dốc để không ảnh hưởng đến quá trình đo

+ Vị trí của bãi thử là nơi ít gió để hạn chế lực cản không khí

+ Bãi thử là nơi ít có người qua lại và các phương tiện cùng tham gian trênđường, yếu tố này rất cần thiết vì có thể ta phải tiến hành thí nghiệm nhiều lần khiđang thí nghiệm phải dùng phanh và lách để tránh các phương tiện khác

Đối với điều kiện thí nghiệm của chúng ta, để đáp ứng các yêu cầu của bải thửtrên ta chọn tuyến đường Nguyễn Tất Thành để làm thí nghiệm

2.2 Trình tự tiến hành thí nghiệm

- Tất cả sinh viên làm thí nghiệm sẽ tập trung ở trung tâm thí nghiệm ô tô và máycông trình, kiểm tra xe thử nghiệm lần cuối cùng trước khi ra đường thử, sau đó

di chuyển ra đường thử Nguyễn Tất Thành bằng ô tô

- Xe ở vị trí đầu đường thử và các thiết bị đã chuẩn bị để bắt đầu thử

- Tăng tốc xe vượt quá 60 km/h, giữ nguyên vận tốc đó cho xe chạy ổn định sau đótiến hành trả về số mos để bắt đầu đo Khi kim chỉ tốc độ về đến 60 km/h thì bắt

đầu bấm thời gian, vận tốc cứ giảm thêm 5km ta lại bấm thời gian 1 lần Cứ nhưthế cho đến khi vận tốc còn lại 20km/h thì kết thúc đo.

- Tiến hành 11 lần đo như thế để có được kết quả ít sai số nhất

- Kết thúc thí nghiệm, di chuyển về lại trung tâm thí nghiệm

- Xử lý kết quả và đánh giá kết quả đo

2.3 Xử lý kết quả và đánh giá kết quả đo

Chuyển đổi dữ liệu sang thứ nguyên chuẩn [m/s].

Bảng 1.2 - Kết quả chuyển đổi tốc độ lăn trơn V[m/s] theo thời gian t [s]

Từ bảng xử lý số liệu trên ta vẽ được đồ thị quan hệ giữa vận tốc theo thời gian:

Hình 1.2- Đồ thị biểu diễn vận tốc V [m/s] theo thời gian t [m/s]

Bằng công cụ Add Trendline của Excel ta xuất được hàm xấp xỉ của V theo t và

theo kinh nghiệm ta chỉ lấy đến bậc 3 của hàm

Bảng 1.3 - Kết quả tính đạo hàm tốc độ theo thời gian, lực quán tính

Theo lý thuyết thì lực cản Fc = - Fj (Lực quán tính) Tức là ta xác định Fc thôngqua lực quán tính Fj

Tiếp tục tính giá trị lực quán tính chuyển động chậm dần khi xe lăn trơn, ta có:

Với xe đã chọn, khi đo gồm 16 người ngồi trên xe, khối lượng trung bìnhmỗi người là 60 [kg], theo đề cho tải trọng xe khi thí nghiệm là m = 5700[kg]

δ i - là hệ số xét đến ảnh hưởng của khối lượng chuyển động quay trong

hệ thống truyền lực đến lực quá tính Fj , khi xe lăn trơn có thể lấy và vớitốc độ nhỏ δi = 1

Theo nguyên lý xe lăn trơn, lực quán tính chuyển động chậm dần Fj chính bằnglực cản chuyển động cơ bản của xe, kí hiệu Fc (bao gồm lực cản lăn và lực cản

A - là diện tích cản chính diện của xe [m2]

Từ đó suy ra được lực cản Fc với thời gian t (s) ta đã đo được ở trên:

Fc = -Fj = -(-1,02.10

-5.3.x2 + 0,0026323.2.x – 0,4459048).5700.1 [N] (1.24)

Với thời gian t ta có vận tốc v, ứng với mỗi v đo được ta có Fc

Ta có bảng thể hiện mối quan hệ giữa vân tốc và lực cản Fc = f(v):

Bảng 1.4- Kết quả diễn biến lực cản Fc theo tốc độ xe V

V [m/s] Fc=-Fj18.0833

616.5555

49.22222

2 0, 2589

0, 0809

3, 2

F K A

Bằng công cụ Add Trendline của Excel người ta lấy được hàm xấp xỉ bậc haicủa Fc theo V:

Fc= 0,2589x2 +59,242x + 1355,7 (1.25)

Từ phương trình (2.16) ta có:

F2 = 0,2589 ; F1= 59,242 ; F0 =1355,7

Các giá trị F0 F1 F2 đều dương nên thỏa mãm

Đánh giá các đại lượng F0, F1, F2 đã xác định thông qua các hệ số cản:

Theo lý thuyết:

2

2 0

f V

f

f 

với f 0 0,01 0,025 nên f2 xấp xỉ bằng 0Theo (1.8) ta có:

0 0

F f G

 ;

1 1

F f G



;

2 2

F f G



=

1355, 7

0,024245700.9,81

1 1

F f G



=

59, 242

0,0010595700.9,81

Như vậy: Lực cản tỷ lệ thuận với tốc độ ô tô theo hàm bậc nhất:

ƒ(v) = 0,02424 + 0,001059.v

v[m/s] f18.08333

0.043403

0.04319717.194

44

0.04246216.555

56

0.04178516.555

56

0.04178515.888

89

0.04107915.472

22

0.04063715

0.04013714.777

78

0.03990114.138

89

0.03922414.138

89

0.03922413.25

0.03828313.027

78

0.03804713.027

78

0.03804712.333

33

0.03731212.138

89

0.03710612.138

89

0.03710611.472

22

0.03639910.777

78

0.035664

0.03545810.361

11

0.0352229.6944

44

0.0345169.4444

44

0.0342519.2222

22

0.0340158.7777

78

0.0335458.5555

56

0.0333098.3055

56

0.0330447.8888

89

0.0326037.1944

44

0.0318677.1944

44

0.0318677.1944

44

0.0318676.7222

22

0.0313676.3055

56

0.030925

Bảng 1.5 Kết quả hệ số cản lăn theo vận tốc 2.3.2 Nhận xét và kết luận

Nhận xét:

Qua quá trình thí nghiệm đo đặc tính lực cản chuyển động của xe trên đườngbằng phương pháp lăn trơn và dựa vào đường đặc tính quan hệ lực cản với vận tốc

ta có thể đánh giá một số vấn đề như sau:

- Ta thấy rằng hệ số cản lăn f0 =0,02424 nằm ở cận trên của khoảng cho phép(0,01-0,025) nên cho thấy ta đã làm thí nghiệm trên đường vẫn còn chưa tốt, độnhấp nhô của đường còn cao nên ảnh hưởng đến hệ số cản lăn

- Với hệ số cản không khí K nhỏ, vì chính lúc thí nghiệm ta chạy cùng chiều vớihướng gió (thí nghiệm trên đường Nguyễn Tất Thành nên có gió biển lớn hơn giótrong đường thường) làm cho hệ số cản không khí thấp Đồng thời khi thí nghiệmcũng chạy với tốc độ thấp vmax =60 [km/h] nên hệ số cản không khí ảnh hưởngkhông nhiều do đó khi tính toán được kết quả khá nhỏ

- Qua thí nghiệm này ta thấy rằng hệ số cản lăn không phải là hằng số phụ thuộcvào tốc độ Tùy theo kiểu lốp xe, chất lượng mặt đường mà thực nghiệm cho thấyrằng có khi hệ số cản lăn phụ thuộc bậc hai của tốc độ, có khi phụ thuộc vào bậcnhất theo tốc độ

Nếu f2 ≈ 0 suy ra:

f = f0 + f1.V

Suy ra: Fc = G ( f0 + f1.V )

- Khi xấp xỉ hàm nếu làm tròn đến 7 chữ sô thì ta được kết quả trên, nhưng khilàm tròn đến 10 chứ số thì kết quả sẽ chính xác hơn và khi đó F2 sẽ tăng lên, do đóphương pháp xử lý kết quả cũng ảnh hưởng đến kết quả cuối cùng do những sai số

- Vận tốc ô tô càng lớn thì lực cản càng lớn do hệ số cản khí động tăng

- Thực tế thì các hệ số luôn tồn tại dao động xung quanh các giá trị lí thuyết, bởi

vì thí nghiệm thực tế luôn tồn tại các biến động nhỏ tác động đến quá trình thínghiệm

- Qua bài thí nghiệm chúng ta cũng hiểu rõ hơn về các công cản mà chúng ta đãđược học và các bước tiến hành làm thí nghiệm cũng như cách xử lí số liệu

- Lực cản lăn ảnh hưởng rất lớn với đến sự chuyển động của ô tô, nếu quá lớn

sẽ làm tiêu hao công suất của động cơ nên xu hướng thiết kế ôtô lúc nào cũng yêucầu lực cản là nhỏ nhất để có thể tận dụng tối đa công suất động cơ

Phần 2 ĐO TIÊU HAO NHIÊN LIỆU CỦA Ô TÔ

1 Cơ sở lý thuyết về tiêu hao nhiên liệu

Để đo tiêu hao nhiên liệu người ta dùng lưu lượng kế để đo liên tục lượng tiêuhao nhiên liệu Gh[ Kg/h]

Chỉ tiêu đánh giá tiêu hao nhiên liệu của ô tô là căn cứ vào công suất củađộng cơ [kW] để từ đó tính được suất tiêu hao nhiên liệu có ích ge [ Kg/kW.h]

Ta có công thức tính suất tiêu hao nhiên liệu ge là:

h e e

GgN



(2.1)Tuy nhiên tiêu hao nhiên liệu của ô tô còn phụ thuộc vào sức chở G [KG],vận tốc [Km/h] từ đó ta có qnl [lít /100Km]

Theo lý thuyết ô tô phương trình tiêu hao nhiên liệu:

qnl =

Q

Trong đó: Q – lượng nhiên liệu tiêu thụ, [Kg]

S – quãng đường ô tô chuyển động, [m]

Nhưng khi đo tiêu hao nhiên liệu thì quãng đường phải khoảng 100Km nêntiêu hao thường tính bằng lít nên ta biến đổi (1.2) được như sau:

qnl = nl.

Q S

5 5

10

Trong đó:

qnl – tiêu hao nhiên liệu, [lít /100Km]

Q – lượng nhiên liệu tiêu hao trên quãng đường chạy S, [Kg]

nl – khối lượng riêng của nhiên liệu, [kg/lít]

S – quãng đường xe chạy, [m]

Lượng tiêu hao nhiên liệu Q[Kg] để đi được quãng đường S[m] khi xe điđược S [m].105 sau khoảng thời gian t [h] là :

Gh =

Q

Trong đó:

Gh – Lượng tiêu hao nhiên liệu trong 1 giờ, [Kg/h]

Q – Lượng tiêu hao nhiên liệu trong thời gian t, [Kg]

t – Thời gian tiêu thụ hết lượng nhiên liệu Q, [giờ]

Từ (2.4) suy ra Q= Gh.t (2.5)Thế (2.5) vào (2.3) ta có:

qnl=

5 5

.10 .10

h nl

G t S

Mặt khác theo giáo trình động cơ đốt trong ta có:

Gh = ge.Ne (2.7)Trong đó:

ge – Suất tiêu hao nhiên liệu có ích, [Kg/kW.h]

Ne – Công suất có ích của động cơ, [kW]

Và Ne =

2 3

Trong đó:

G – Trọng lượng của ô tô, [KG]

f – Hệ số cản lăn

K – Hệ số lực cản không khí

A – Tiết diện cản không khí của ô tô, [m2]

v – Vận tốc của ô tô so với không khí khi chuyển động, [m/s]

qnl – Lượng tiêu hao nhiên liệu, [lít/105m]

S – Quãng đường ô tô đi được, [m]

nl

 – Khối lượng riêng của nhiên liệu, [kg/lít]

G – Trọng lượng của ô tô, [KG]

f – Hệ số cản lăn

K – Hệ số lực cản không khí

A – Tiết diện cản không khí của ô tô, [m2]

v – Vận tốc ô tô, [m/s]

Xây dựng các phương án tiến hành thí nghiệm

+ Phương án 1: đo trực tiếp theo định nghĩa

Ta có công thức (2.11) xác định q như sau: