TỔNG QUAN
Lý do chọn đề tài
Ngày nay, bên cạnh việc lựa chọn xe tốt, đẹp và sang trọng, yêu cầu về tiết kiệm nhiên liệu ngày càng trở nên quan trọng Để đảm bảo xe có hiệu suất nhiên liệu tối ưu và tuổi thọ cao, chúng ta cần hiểu rõ các yếu tố ảnh hưởng đến tiêu hao nhiên liệu Việc nhận diện và khắc phục những tác nhân tiêu cực sẽ giúp cải thiện hiệu quả sử dụng nhiên liệu Chính vì lý do này, nhóm sinh viên chúng tôi đã quyết định thực hiện đề tài "Nghiên cứu ảnh hưởng của các thông số cấu tạo và vận hành tới tiêu hao nhiên liệu trên xe".
Mục đích nghiên cứu
Đề tài này giúp chúng ta hiểu rõ các bộ phận chính của xe và những nguyên nhân chủ quan từ người lái cũng như tác động của các thông số môi trường dẫn đến việc tiêu hao nhiên liệu cao Bằng cách phân tích ảnh hưởng của các yếu tố cấu tạo và vận hành, chúng ta có thể rút ra kết luận quan trọng để nâng cao hiểu biết và nhận thức về các yếu tố này Từ đó, chúng ta có thể phòng tránh và khắc phục tình trạng tiêu hao nhiên liệu, tối ưu hóa hiệu suất xe, tiết kiệm nhiên liệu tối đa và kéo dài tuổi thọ của động cơ cùng các bộ phận khác trên xe.
Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
Nghiên cứu này tập trung vào cấu tạo và các bộ phận của xe, thiết kế xe, cũng như các lực tác động lên xe, tất cả đều ảnh hưởng đến mức tiêu hao nhiên liệu Ngoài ra, cách thức vận hành của xe, bao gồm vận tốc và tải trọng, cũng như trình độ lái xe và khả năng xử lý tình huống của người lái, đóng vai trò quan trọng Yếu tố môi trường cũng có tác động đáng kể đến tiêu hao nhiên liệu Cuối cùng, sau khi phân tích các nguyên nhân lý thuyết, chúng tôi sẽ áp dụng để tính toán mức tiêu hao nhiên liệu cho mẫu xe Toyota GT86 2013, từ đó giúp hiểu rõ hơn về vấn đề này.
ĐẶC TÍNH ĐỘNG CƠ VÀ CÁC LỰC TÁC DỤNG LÊN Ô TÔ
Phân tích đặc tính động cơ đốt trong và đặc tính kinh tế nhiên liệu
2.1.1 Phân tích đặc tính động cơ đốt trong Để xác định được lực hoặc mômen tác dụng lên các bánh xe chủ động của ô tô, chúng ta cần phải nghiên cứu đặc tính công suất của động cơ đốt trong loại piston Đặc tính công suất mô tả quan hệ giữa công suất Pe và hai thành phần của nó là mômen Me và tốc độ góc ωe (hay số vòng quay ne) Thông thường nó được biểu diễn qua đặc tính tốc độ của mômen Me(ωe) hay đặc tính tốc độ của công suất Pe(ωe)
Mối quan hệ giữa Pe, Me, ωe được biểu diễn theo công thức:
Me - Mômen xoắn của động cơ [N.m].
Pe - Công suất của động cơ [kW]. ωe - Vận tốc góc của động cơ [Rad/s].
Thông thường, chúng ta sử dụng đặc tính Pe, Me(ωe) khi động cơ hoạt động ở chế độ cung cấp nhiên liệu tối đa, được gọi là đặc tính ngoài.
Chế độ danh định là điểm trên đặc tính ngoài, thường tương ứng với công suất cực đại, với các thông số ký hiệu là Pemax Chế độ mômen xoắn cực đại cũng liên quan đến các thông số cụ thể, từ đó hình thành một khái niệm quan trọng trong lĩnh vực này.
* Hệ số đàn hồi (thích ứng) của động cơ theo mômen: Ở đây: (2.2)
Memax – Mômen xoắn cực đại của động cơ.
Km – Hệ số thích ứng của động cơ theo mômen. Đối với từng loại động cơ, hệ số thích ứng theo mômen có giá trị như sau:
– Động cơ diesel không có phun đậm đặc: Km = 1,1 ÷ 1,15
– Động cơ diesel có phun đậm đặc: Km = 1,1 ÷1,25
* Hệ số đàn hồi (thích ứng) theo tốc độ:
(2.3) Ở chế độ danh định khi biết Km thì:
Chúng tôi xây dựng đường đặc tính động cơ thông qua việc thử nghiệm trên bệ thử trong các điều kiện xác định, tuy nhiên, công suất động cơ đo được trên bệ thử không phản ánh chính xác công suất thực tế khi động cơ hoạt động trên xe Do đó, chúng tôi giới thiệu hệ số công suất hữu ích để điều chỉnh sự khác biệt này.
– Đặc trưng cho sai biệt công suất do thay đổi một số trang bị của động cơ khi thử.
– Đặc trưng cho ảnh hưởng của môi trường khi thử.
Với: q (MPa), t (0C) là áp suất và nhiệt độ phòng thử.
Phân tích đặc tính ngoài động cơ
Đường đặc tính tốc độ ngoài của động cơ, hay còn gọi là đặc tính ngoài, thể hiện mối quan hệ giữa tốc độ và hiệu suất của động cơ khi nhiên liệu được cung cấp đầy đủ.
Nemin là tốc độ tối thiểu mà động cơ hoạt động ổn định khi đạt 100% tải trọng Đối với động cơ xăng, nemin được tính bằng công thức (0,15 ÷ 0,20)ne, trong khi đó đối với động cơ diesel, nemin là (0,50 ÷ 0,60)nhc.
+ – Tốc độ khi đạt mô men lớn nhất Memax.
Tốc độ đạt được Pemax, Phc hoặc Pehc trong động cơ có bộ hạn chế tốc độ rất quan trọng Để tính toán Pe, có thể áp dụng công thức thực nghiệm của S.R Lây-đéc-man.
Me, ge Vùng làm việc ổn định của động cơ là vùng nằm giữa và , trong khoảng đó khi
Khi áp suất động cơ (Pe) giảm, mô-men xoắn (Me) tăng, giúp phương tiện duy trì khả năng kéo và hoạt động hiệu quả, mặc dù tốc độ có thể giảm Ngược lại, nếu Pe tăng, sức kéo có thể giảm nhưng tốc độ lại tăng lên Trong các khu vực không ổn định, cả Pe và Me đều giảm, dẫn đến nguy cơ chết máy khi gặp chướng ngại vật nhỏ Tuy nhiên, trong khu vực làm việc ổn định, khi gặp chướng ngại, tốc độ và công suất có thể giảm, nhưng Me tăng cường giúp động cơ vượt qua chướng ngại mà không cần giảm số.
2.1.1.1 Đối với động cơ xăng: Đặc tính ngoài động cơ xăng chia làm hai loại là : không hạn chế số vòng quay và có hạn chế số vòng quay.
Động cơ xăng không có bộ phận hạn chế số vòng quay, như trong hình 2.2 a, thường được sử dụng cho xe du lịch, với giá trị ωemax không vượt quá 10 ÷ 20% để giảm tải trọng và mài mòn Ngược lại, động cơ xăng có bộ phận hạn chế số vòng quay, thường được lắp đặt trên xe tải, nhằm tăng tuổi thọ của động cơ, thường chọn nemax trong khoảng 0,8 ÷ 0,9.
2.1.1.2 Đối với động cơ diesel Đường Me không cong bằng đường M e của động cơ xăng vì khi tốc độ giảm, hệ số nạp tăng, mức độ tiêu thụ nhiên liệu trong một chu trình giảm làm hệ số dư không khí tăng (hỗn hợp nhạt dần) nên Me tăng ít (hình 2.3). Ở động cơ diesel khi tăng tốc độ, hệ thống phun nhiên liệu làm tăng nhiên liệu cấp, một phần khi giảm tải, hệ số nạp tăng Do đó, khi giảm phụ tải ngoài, do tăng hệ số nạp, còn lượng nhiên liệu không đổi nên sẽ làm cho tốc độ động cơ tăng vọt rất nguy hiểm cho động cơ.
Động cơ diesel cần có bộ hạn chế tốc độ tại nhc để tự động giảm lượng nhiên liệu phun khi đạt tốc độ cho phép, với Pe, Me = 0 tại nktmax = (1,05 ÷ 1,15)ne, trong khi động cơ xăng có nemax = (0,85 ÷ 1,15)ne Đối với động cơ tăng áp, các đường Me, Pe cao hơn so với động cơ không tăng áp, nhưng ge lại thấp hơn, đặc biệt ở tốc độ cao Đối với động cơ diesel, có thể xây dựng nhiều đường đặc tính khác nhau tùy thuộc vào mức độ phun nhiên liệu.
2.1.1.3 Phân tích đồ thị đặc tính ngoài
Vùng làm việc ổn định của động cơ:
Trong vùng hoạt động giữa Pe và Me, khi Pe giảm, Me sẽ tăng, giúp phương tiện duy trì sức kéo và hoạt động hiệu quả, mặc dù tốc độ có thể giảm Ngược lại, khi Pe tăng, sức kéo sẽ giảm nhưng tốc độ lại tăng lên Tuy nhiên, ngoài vùng này, cả Pe và Me đều giảm, khiến động cơ dễ bị chết máy khi gặp chướng ngại Trong vùng làm việc ổn định, khi gặp chướng ngại, tốc độ và công suất sẽ giảm, nhưng Me tăng lên giúp động cơ vượt qua mà không cần phải chuyển về số thấp.
Hệ số thích ứng K là chỉ số quan trọng để đánh giá khả năng vượt chướng ngại và khả năng tăng tốc của động cơ Hệ số K càng lớn cho thấy khả năng này càng tốt, với động cơ xăng có K lớn hơn so với động cơ diesel do đường cong Me dốc hơn Nếu K thấp dưới mức cho phép, ôtô sẽ gặp khó khăn trong việc vượt chướng ngại mà không chuyển về số thấp để tăng mômen bánh xe Cụ thể, hệ số K ở động cơ xăng nằm trong khoảng 1,25 đến 1,35, trong khi ở động cơ diesel, K dao động từ 1,10 đến 1,15.
Khảo sát đường cong công suất Pe.
Khi tăng tốc độ quá mức, hiệu suất nạp (Pe) sẽ giảm do thiết kế chỉ tính đến tiết diện lưu thông của xupáp nạp để đạt được Pemax Để đảm bảo hiệu quả nạp, cần duy trì "thời gian - tiết diện" đủ lớn nhằm cung cấp đủ lượng hỗn hợp hoặc không khí đạt Pemax Nếu tiếp tục tăng số vòng quay, thời gian và tiết diện sẽ giảm đáng kể, dẫn đến giảm hệ số nạp và giảm công suất.
Khảo sát đường cong Me.
Tốc độ giảm xuống nemin dẫn đến sự giảm của Me và Pe do hệ số nạp giảm Sự hòa trộn nhiên liệu với không khí kém đi do giảm xoáy lốc làm cho quá trình cháy diễn ra chậm và kém hiệu quả, đồng thời làm tăng tổn thất nhiệt ra nước làm mát.
Các lực tác dụng lên ô tô trong trường hợp chuyển động tổng quát
Chúng ta phân tích chuyển động của ôtô trong điều kiện tổng quát, cụ thể là khi ôtô di chuyển trên đường dốc không ổn định với sự xuất hiện của gia tốc và lực cản tại móc kéo.
Hình 2.4 minh họa sơ đồ các lực và mômen tác động lên ôtô khi đang tăng tốc trên dốc Các ký hiệu trong hình vẽ thể hiện ý nghĩa của từng lực và mômen ảnh hưởng đến chuyển động của ôtô.
G – Trọng lượng toàn bộ của ôtô.
Fk – Lực kéo tiếp tuyến ở các bánh xe chủ động.
Ff1 – Lực cản lăn ở các bánh xe bị động
Ff2 – Lực cản lăn ở các bánh xe chủ động v L
Hình 2.4: Sơ đồ các lực và mômen tác dụng lên ôtô khi chuyển động lên dốc.
Fi – Lực cản lên dốc
Fj – Lực cản quán tính khi xe chuyển động không ổn định (có gia tốc)
Fm – Lực cản ở móc kéo
Z1, Z2 – Phản lực pháp tuyến của mặt đường tác dụng lên các bánh xe ở cầu trước, cầu sau
Mf1 – Mômen cản lăn ở các bánh xe bị động.
Mf2 – Mômen cản lăn ở các bánh xe chủ động α – Góc dốc của mặt đường tính bằng độ.
Sau đây ta sẽ khảo sát giá trị của các lực và mômen vừa nêu trên:
Fk là lực phản lực từ mặt đường tác động lên bánh xe chủ động, hướng cùng chiều với chuyển động của ôtô Điểm tác dụng của Fk nằm tại tâm của vết tiếp xúc giữa bánh xe và mặt đường.
Me - Momen xoắn của động cơ [N.m] itl: Tỷ số truền lực của hộp số. rb: Bán kính làm việc của xe [m].
: Hiệu suất của hệ thống truyền lực.
Khi bánh xe di chuyển trên mặt đường, lực cản lăn sẽ xuất hiện, tác động song song với mặt đường và ngược chiều với hướng di chuyển tại khu vực tiếp xúc giữa bánh xe và mặt đường.
Trên hình 2.4 biểu thị lực cản lăn tác dụng lên các bánh xe trước là Ff1 và lên các bánh xe sau là Ff2.
Lực cản lăn xuất hiện do biến dạng của lốp xe khi tiếp xúc với mặt đường, tạo ra vết bánh xe và ma sát tại bề mặt tiếp xúc Để dễ hiểu, lực cản lăn được xem như một ngoại lực tác động lên bánh xe trong quá trình di chuyển và có thể được xác định bằng một công thức cụ thể.
(2.10) Với: Ff là lực cản lăn của ôtô.
Lực cản lăn ở các bánh xe trước và sau là:
Hệ số cản lăn ở bánh xe trước và sau được ký hiệu là f1 và f2 Nếu giả định rằng hệ số cản lăn ở cả hai bánh xe là giống nhau, ta có f1 = f2 = f.
Khi xe chuyển động trên mặt đường có độ dốc nhỏ thì góc α khá nhỏ nên có thể coi Cosα = 1 hoặc khi mặt đường nằm ngang thì ta có:
Lực cản lăn và các loại lực cản khác được coi là dương khi chúng tác động ngược lại chiều chuyển động của xe Hệ số cản lăn còn chịu ảnh hưởng từ nhiều yếu tố khác nhau Chi tiết về vấn đề này sẽ được trình bày rõ hơn trong chương tiếp theo.
Mômen cản lăn của ôtô được tính:
(2.14) Ở đây: rđ – Bán kính động lực học của bánh xe.
Nếu xe chuyển động trên đường ngang thì:
Khi xe di chuyển lên dốc, trọng lượng G được phân tích thành hai thành phần: Gcosα vuông góc với mặt đường và Gsinα song song với mặt đường Thành phần Gcosα tác động lên mặt đường và tạo ra phản lực pháp tuyến Z1 và Z2 lên các bánh xe Trong khi đó, thành phần Gsinα cản trở sự di chuyển của xe lên dốc, được gọi là lực cản lên dốc Fi.
(2.16) Mức độ dốc của mặt đường được thể hiện qua góc dốc α hoặc qua độ dốc i:
(2.17) Nếu α < 5 o thì có thể coi: i = tgα = sinα và khi đó ta có:
Khi xe di chuyển xuống dốc, lực Fi sẽ hỗ trợ chuyển động của xe và trở thành lực đẩy Ngược lại, khi xe lên dốc, lực Fi sẽ trở thành lực cản với giá trị dương (+), trong khi khi xuống dốc, lực này sẽ có giá trị âm (-) trong công thức (2.16).
Ngoài ra, người ta còn dùng khái niệm lực cản tổng cộng của đường F là tổng của lực cản lăn và lực cản lên dốc:
(2.19) Đại lượng được gọi là hệ số cản tổng cộng của đường và ký hiệu là :
Khi ôtô di chuyển, lực cản không khí xuất hiện do các yếu tố khí động học Lực cản chủ yếu đến từ hình dạng của xe, chiếm khoảng 80 đến 90% tổng lực cản Tiếp theo là lực cản do ảnh hưởng của xoáy lốc, chiếm từ 10 đến 15% Cuối cùng, ma sát giữa bề mặt xe và không khí tạo ra lực cản khoảng 4 đến 10%.
Lực cản không khí tỉ lệ với áp suất động học qd, diện tích cản gió S và hệ số cản của không khí Cx theo biểu thức sau:
- Khối lượng riêng của không khí (kg/m3), ở nhiệt độ 25 o C và áp suất 0,1013 MPa thì =1,25kg/m3. vo - Vận tốc tương đối giữa xe và không khí (m/s):
(2.23) Với: v - Vận tốc của ôtô (m/s) vg - Vận tốc gió (m/s).
Dấu (+) ứng với khi vận tốc của xe và của gió ngược chiều.
Dấu (-) ứng với khi vận tốc của xe và của gió cùng chiều.
Khi tính tóan, người ta còn đưa vào khái niệm nhân tố cản không khí W có đơn vị là Ns 2 /m 4
Lực cản không khí được xác định tại tâm của lực khí động học Dưới đây là bảng một số giá trị của hệ số Cx và diện tích cản gió S của các loại xe khác nhau.
Bảng 2.1: Hệ số cản và diện tích cản không khí.
Khi ôtô chuyển động không ổn định, lực quán tính của các khối lượng chuyển động quay và chuyển động tịnh tiến xuất hiện.
Lực quán tính đóng vai trò quan trọng trong chuyển động của xe, trở thành lực cản khi xe tăng tốc và chuyển thành lực đẩy khi xe giảm tốc Điểm đặt của lực quán tính nằm tại trọng tâm của xe.
Lực quán tính ký hiệu là Fj gồm hai thành phần sau:
- Lực quán tính do gia tốc các khối lượng chuyển động tịnh tiến của ôtô, ký hiệu là F’j
- Lực quán tính do gia tốc các khối lượng chuyển động quay của ôtô, ký hiệu làF’’j
Bởi vậy Fj được tính:
(2.27) Với: là gia tốc tịnh tiến của ô tô
Lực F’’j được xác định như sau:
Jn – Mômen quán tính của các chi tiết quay thứ n nào đó của hệ thống truyền lực đối với trục quay của chính nó.
Mômen quán tính của bánh xe chủ động là một yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến trục quay của nó Tỷ số truyền từ chi tiết thứ n trong hệ thống truyền lực đến bánh xe chủ động cũng đóng vai trò quyết định trong hiệu suất hoạt động của toàn bộ hệ thống.
n – Hiệu suất tính từ chi tiết quay thứ n nào đó của hệ thống truyền lực tới bánh xe chủ động.
Je – Mômen quán tính của khối lượng chuyển động quay của động cơ được quy dẫn về trục khuỷu, bao gồm cả khối lượng chuyển động quay của phần chủ động ly hợp.
– Gia tốc góc của khối lượng chuyển động quay của động cơ it – Tỷ số truyền của hệ thống truyền lực.
– Hiệu suất của hệ thống truyền lực.
(2.32) Ở đây bỏ qua đại lượng vì khối lượng của chúng nhỏ hơn nhiều so với khối lượng bánh đà và khối lượng các bánh xe Chúng ta sẽ đặt:
Với i là hệ số tính đến ảnh hưởng của các khối lượng chuyển động quay Ta có thể tínhi gần đúng như sau:
* Lực cản ở móc kéo F m : Điểm đặt của Fm tại móc kéo, có phương song song với mặt đường và được tính như sau:
Q – Trọng lượng tồn bộ của một rơmóc. n – Số lượng rơmóc được kéo theo. ψ – Hệ số cản tổng cộng của đường.
LÝ THUYẾT VỀ TIÊU HAO NHIÊN LIỆU TRÊN Ô TÔ
Khái niệm về tiêu hao nhiên liệu và phương trình tiêu hao nhiên liệu
3.1.1 Khái niệm về tiêu hao nhiên liệu trên ô tô
Tiêu hao nhiên liệu của ôtô được xác định dựa trên lượng nhiên liệu tiêu thụ cho một đơn vị hàng hoá hoặc quãng đường vận chuyển tấn - km đối với ô tô tải Đối với ô tô cá nhân, mức tiêu hao nhiên liệu được tính trên quãng đường 100 km, trong khi ôtô khách được tính theo tiêu hao nhiên liệu trên một hành khách - km hoặc trên 100 km Mức tiêu hao nhiên liệu cho một đơn vị quãng đường chạy của ôtô được tính theo một công thức cụ thể.
Q – Lượng tiêu hao nhiên liệu [lít].
S*– Quãng đường chạy được của ôtô [km]
Mức tiêu hao nhiên liệu của ôtô không chỉ phụ thuộc vào quãng đường chạy mà còn bị ảnh hưởng bởi khối lượng hàng hóa vận chuyển Khi ôtô chuyên chở hàng hóa, lượng nhiên liệu tiêu thụ sẽ tăng lên so với khi không có hàng hóa Do đó, việc đánh giá tính kinh tế nhiên liệu của ôtô cần dựa trên đơn vị hàng hóa vận chuyển Ví dụ, đối với ôtô vận tải, mức tiêu hao nhiên liệu cho một đơn vị hàng hóa được tính theo công thức cụ thể.
Gt – Khối lượng hàng hoá chuyên chở [tấn].
St – Quãng đường chuyên chở của ôtô khi có hàng hóa [km]. ρn – Tỷ trọng nhiên liệu [kg/l].
3.1.2 Phương trình tiêu hao nhiên liệu trên ô tô
Khi ôtô di chuyển, hiệu suất nhiên liệu phụ thuộc vào động cơ và công suất cần thiết để vượt qua lực cản Trong quá trình thử nghiệm động cơ trên bệ thử, chúng ta xác định được mức tiêu hao nhiên liệu theo thời gian (kg/h) và công suất phát ra (Pe) tính bằng kW Mức tiêu hao nhiên liệu theo thời gian được tính toán dựa trên một công thức cụ thể.
Thời gian hoạt động của động cơ được tính bằng giờ (h) Để đánh giá tính kinh tế nhiên liệu, chúng ta sử dụng suất tiêu hao nhiên liệu có ích (ge).
Q – Lượng tiêu hao nhiên liệu [l]. ρn – Tỷ trọng nhiên liệu [kg/l]. t: thời gian làm việc của động cơ tính bằng giờ [h]
Pe : công suất có ích của động cơ [kW]
Theo công thức (2.5) ta có thay vào công thức tính suất tiêu hao nhiên liệu , ta được:
Suất tiêu hao nhiên liệu có ích ge là một hàm phụ thuộc vào tốc độ động cơ, và sẽ thay đổi khi tốc độ này thay đổi Cụ thể, hàm này có xu hướng giảm khi tốc độ động cơ tăng, do ge nằm ở phần mẫu số, dẫn đến tỷ lệ nghịch với ge.
Khi đã xác định đường cong ge, việc kẻ một đường song song với trục hoành tiếp tuyến sẽ giúp xác định điểm gemin Đường cong đạt gemin thấp nhất tại vị trí giữa; nếu tốc độ nằm ngoài khoảng này, đường cong ge sẽ tăng, dẫn đến giảm tiết kiệm nhiên liệu do mức độ xoáy lốc kém và quá trình cháy không hiệu quả Điều này làm tăng tổn thất nhiệt ra nước làm mát, khiến động cơ dễ bị nóng Hơn nữa, nếu tốc độ lớn hơn ng, công bơm và công cơ học sẽ tăng theo, làm tăng số chu kỳ.
Hình 3.1: Đồ thị công suất, momen, suất tiêu hao nhiên liệu có ích của động cơ.
Từ công thức (3.1) và (3.4) ta rút ra được biểu thức để xác định mức tiêu hao nhiên liệu như sau:
Vận tốc chuyển động của ô tô: [km/h]
Từ công thức (3.4) ta được:
Khi ô tô di chuyển, động cơ phải tạo ra công suất đủ để vượt qua các lực cản Công suất này có thể được thể hiện qua phương trình cân bằng công suất.
Giả thuyết là Fm=0 => Fk = FΨ+Fω+Fj
: Là lực cản chuyển động của xe [N]. v * : Là vận tốc xe đơn vị m/s v * =3,6v km/h
Mức tiêu hao nhiên liệu của ôtô phụ thuộc vào hiệu suất tiêu hao nhiên liệu của động cơ và công suất cần thiết để vượt qua các lực cản trong quá trình di chuyển.
Từ công thức (3.5) và (3.6) ta có công thức tính mức tiêu hao nhiên liệu:
Phương trình (3.7) mô tả tiêu hao nhiên liệu khi ô tô di chuyển trong trạng thái không ổn định với Pj ≠ 0 Trong trường hợp Pj = 0, phương trình tiêu hao nhiên liệu sẽ có dạng khác.
(3.9) Đối với ô tô tải thì phương trình tiêu hao nhiên liệu sẽ là:
Phương trình (3.7) mô tả tiêu hao nhiên liệu khi ô tô di chuyển không ổn định với Pj ≠ 0 Nếu Pj = 0, phương trình tiêu hao nhiên liệu sẽ có dạng khác.
Từ phương trình (3.8), (3.9), (3.10) và (3.11) ta rút ra nhận xét sau:
Mức tiêu hao nhiên liệu trên mỗi đơn vị quãng đường giảm khi suất tiêu hao nhiên liệu của động cơ giảm Điều này cho thấy, nếu động cơ có thiết kế và quy trình hoạt động tối ưu, sẽ giúp giảm lượng nhiên liệu tiêu thụ của ôtô trên quãng đường di chuyển.
Hệ thống truyền lực hoạt động không hiệu quả sẽ dẫn đến giảm hiệu suất truyền lực và gia tăng mức tiêu hao nhiên liệu trên mỗi đơn vị quãng đường di chuyển.
Khi lực cản chuyển động tăng lên thì mức tiêu hao nhiên liệu sẽ tăng Trong quá trình ôtô tăng tốc sẽ làm tăng mức tiêu hao nhiên liệu.
Phương pháp tính toán tiêu hao nhiên liệu theo lý thuyết, theo thực nghiệm
Để nâng cao chất lượng sử dụng ô tô và giảm tiêu hao nhiên liệu, cần chú ý đến mức độ sử dụng công suất động cơ trong các điều kiện khác nhau Mức độ này, ký hiệu là Yp, được định nghĩa là tỷ số giữa công suất cần thiết để khắc phục các lực cản chuyển động và công suất mà động cơ phát ra tại thời điểm đó.
Pf, Pi, P , Pj – Công suất các lực cản (W)
Pe – Công suất của động cơ (W).
Chất lượng mặt đường tốt hơn (hệ số cản tổng cộng giảm) và vận tốc ô tô thấp hơn sẽ dẫn đến việc công suất động cơ sử dụng giảm, đặc biệt khi tỷ số truyền của hộp số lớn Điều này làm giảm hệ số sử dụng công suất động cơ Yp.
Mức độ sử dụng công suất động cơ giảm sẽ dẫn đến việc tiêu hao nhiên liệu của ô tô tăng lên Hệ số sử dụng công suất có ảnh hưởng trực tiếp đến suất tiêu hao nhiên liệu của động cơ, theo công thức được nêu trong tài liệu [3].
Trong đó, gemin là suất tiêu hao nhiên liệu cực tiểu (g/kWh), ky là hệ số phản ánh mức độ sử dụng công suất, và kck là hệ số tính đến ảnh hưởng của tốc độ động cơ e.
- tốc độ góc động cơ ứng với công suất cực đại Pe.max
Từ công thức (3.8) (3.13) ta có công thức cuối cùng như sau:
3.2.2 Phương pháp tính toán tiêu hao nhiên liệu theo lý thuyết
+ Đặc tính tiêu hao nhiên liệu của ô tô khi chuyển động ổn định
Để phân tích mức tiêu hao nhiên liệu của động cơ, việc sử dụng phương trình gặp nhiều khó khăn do suất tiêu hao nhiên liệu có ích phụ thuộc vào số vòng quay của trục khuỷu và mức độ sử dụng công suất Để giải quyết vấn đề này, ta xây dựng đường đặc tính tiêu hao nhiên liệu của ôtô Đầu tiên, cần thực hiện thí nghiệm động cơ trên bệ thí nghiệm để lập đồ thị suất tiêu hao nhiên liệu theo mức độ sử dụng công suất tương ứng với các số vòng quay khác nhau của động cơ.
Theo đồ thị, khi mức độ sử dụng công suất động cơ tăng và số vòng quay trục khuỷu giảm, mức tiêu hao nhiên liệu giảm do ge giảm Do đó, tại mức độ sử dụng công suất giống nhau (ví dụ tại điểm YP1), suất tiêu hao nhiên liệu có ích của động cơ ge ở số vòng quay thấp hơn so với ở số vòng quay cao hơn.
Hình 3.2: Đồ thị đặc tính tải trọng của động cơ ().
Chúng ta tiến hành xây dựng đồ thị cân bằng công suất của ô tô trong trạng thái chuyển động ổn định, với các hệ số cản tương ứng cho từng loại mặt đường Mục tiêu là xác định mức độ sử dụng công suất khác nhau của động cơ YP Đồ thị Pe = f(v) sẽ được xây dựng cho một tỷ số truyền cụ thể của hệ thống truyền lực.
Căn cứ vào phương trình cân bằng công suất của ôtô khi chuyển động ổn định, ta có:
Đường cong công suất phát ra của động cơ Pe = f(v) được xác định, từ đó xây dựng đường cong phía dưới biểu thị công suất tiêu hao cho lực cản không khí và công suất tiêu hao do ma sát trong hệ thống truyền lực.
Lập các đường cong biểu diễn công suất cản của mặt đường với các hệ số cản khác nhau, đồng thời tính toán công suất tiêu hao do ma sát trong hệ thống truyền lực.
Dựa vào đồ thị (hình 3.3), chúng ta có thể xác định mức độ sử dụng công suất của động cơ YP tại một số vòng quay nhất định, tương ứng với vận tốc v ở số truyền đã cho, đồng thời phụ thuộc vào điều kiện đường xá cụ thể.
Để ôtô có thể di chuyển với vận tốc v1 trên đường có hệ số cản 1, công suất cần thiết được tính bằng tổng hai đoạn (a+c), trong khi công suất động cơ tại vận tốc này là tổng hai đoạn (a+b) Từ đó, mức độ sử dụng công suất động cơ YP được xác định qua tỷ số này.
(3.17) Nếu tính YP theo phần trăm ta có:
Dựa vào đồ thị hình 3.3, chúng ta có thể xác định trị số YP tương ứng với vận tốc v và số truyền đã cho Từ đó, có thể tính toán số vòng quay của trục khuỷu động cơ ne theo biểu thức đã được thiết lập.
Dựa vào trị số YP và ne đã tìm được, chúng ta có thể xác định suất tiêu hao nhiên liệu có ích của động cơ ge thông qua đồ thị hình 3.2 hoặc áp dụng công thức (3.13).
Hình 3.3: Đồ thị cân bằng công suất của ôtô ứng với các hệ số cản khác nhau của mặt đường.
Sau khi xác định trị số của các lực cản chuyển động F và F, chúng ta thay thế các giá trị này vào phương trình (3.8) để tính toán mức tiêu hao nhiên liệu Kết quả cho phép chúng ta xây dựng đường cong mức tiêu hao nhiên liệu của ôtô trong điều kiện chuyển động ổn định.
Đồ thị đặc tính tiêu hao nhiên liệu của ôtô khi chuyển động ổn định, như thể hiện trong hình 3.4, giúp xác định mức tiêu hao nhiên liệu (l/100km) dựa trên các trị số và v Qua phân tích đồ thị này, chúng ta có thể rút ra những nhận xét quan trọng về hiệu suất tiêu thụ nhiên liệu của ôtô trong điều kiện di chuyển ổn định.
TÍNH TOÁN TIÊU HAO NHIÊN LIỆU THEO LÝ THUYẾT CHO MỘT MẪU XE THỰC TẾ
Phương pháp thực hiện tính toán tiêu hao nhiên liệu cho ô tô
Lựa chọn ô tô để tính toán có đầy đủ: Thông số động cơ, thông số hệ thống truyền lực, thông số lốp, thông số thân võ, khoản tải trọng.
Bước đầu tiên trong việc tính toán tiêu hao nhiên liệu của ô tô là đưa ra các giả thuyết dựa trên các yếu tố ảnh hưởng đến chuyển động của xe Tiêu hao nhiên liệu bị chi phối bởi nhiều yếu tố bên ngoài như điều kiện mặt đường và môi trường, cũng như các yếu tố bên trong như động cơ và hệ thống truyền lực Để có được kết quả chính xác, cần phải cố định các yếu tố khác và chỉ thay đổi một yếu tố duy nhất Tiêu hao nhiên liệu sẽ được tính toán trong trường hợp xe chạy với vận tốc không thay đổi (v = const).
- Chọn giá trị tỉ trọng nhiên liêu (ρnl): Động cơ xăng = 0,75 kg/lít Động cơ Diêzen = 0,832 kg/lít.
Các giá trị biến đổi là:
- Giá trị hiệu suất hệ thống truyền lực (ηtl ) = 0,85 ÷ 0,98.
- Tải trọng xe m1, tải trọng hàng hoá m2.
- Hệ số cản lăn fo với giá trị không dổi của k = 7.10 -6 (S 2 /m 2 ).
- Hệ số cản không khí Cx (Ns 2 /m 4 ).
- Điều kiện áp suất lốp cao có λ.
- Tay số và tỉ số truyền hộp số ih.
Tỉ số truyền vi sai io.
Bước 2: Tính toán lực tác dụng lên ô tô
- Tính toán lực cản mặt đường
2 Tính lực cản leo dốc
- Tính toán lực cản gió.
- Tính toán lực cản rơ móc (nếu có).
Trong đó: n – số rơ mốc được kéo.
Q – trọng lượng một rơ móc.
- hệ số cản lăn toàn bộ mặt đường.
Bước 3: Xác định công suất động cơ ở tay số nào đó i tl với vận tốc v = const.
Từ các thông số hệ thống truyền lực của xe, ta có thể tính toán được tỷ số truyền ở một tay số cụ thể (ih), tỷ số truyền của hộp số phụ (ip), bộ vi sai (i0) và truyền lực cạnh (ic) để xác định tỷ số truyền tổng thể của hệ thống truyền lực tại tay số đó.
Từ đó ta tính được tốc độ động cơ e theo từng tay số:
[rad/s] rb – bán kính bánh xe hay bán kính tính toán [m]
Mà: r = r b o [m] r0 – bán kính thiết kế bánh xe. λ là hệ số kể đến sự biến dạng của lốp λ=0,930,935 (cho lốp có áp suất thấp). λ=0,9450,95 (cho lốp có áp suất cao.)
Với bán kính thiết kế của bánh xe:
25, 4 o 2 r h d h – chiều cao lốp [m]. d – đường kính lazăng (mâm bánh xe) [inch].
Hình 4.1: Ý nghĩa các thông số trên lốp xe Ở hình trên ta đọc được con số P185/75R14 82S
P - Loại xe: Chữ cái đầu tiên cho ta biết loại xe có thể sử dụng lốp này P
Lốp "Passenger" được thiết kế dành cho các loại xe chở hành khách, trong khi đó còn có các loại lốp khác như LT (Light Truck) dành cho xe tải nhẹ và xe bán tải, cùng với loại T (Temporary) dùng làm lốp thay thế tạm thời.
Chiều rộng lốp B là bề mặt tiếp xúc của lốp xe với mặt đường, được đo từ vách này tới vách kia và tính bằng milimét (mm).
Tỷ số 75 là tỷ lệ giữa độ cao của thành lốp (h) và độ rộng bề mặt lốp (b), được tính bằng tỷ lệ bề dày so với chiều rộng lốp Cụ thể, trong ví dụ này, bề dày của lốp chiếm 75% chiều rộng lốp, với chiều rộng là 185 mm.
Cấu trúc lốp xe chủ yếu là Radial, được ký hiệu bằng chữ R, và đây là loại lốp phổ biến nhất trên thị trường hiện nay Ngoài R, còn có các ký hiệu khác như B, D hoặc E, nhưng chúng rất hiếm gặp.
Kích thước la-zăng là yếu tố quan trọng khi chọn lốp xe, vì mỗi loại lốp chỉ tương thích với một kích cỡ la-zăng duy nhất Đường kính la-zăng 14 inch là kích thước cụ thể mà lốp xe có thể lắp đặt.
82S - Tải trọng và tốc độ giới hạn: Nếu con số này nhỏ hơn tải trọng và tốc độ xe chạy là nguyên nhân dẫn đến nổ lốp xe
*Số 82 - Tải trọng lốp xe chịu được: Thông thường vị trí này có số từ 75 tới 105 tương đương với tải trọng từ 380 tới 925 kg.
Lốp xe có chỉ số tải trọng được biểu thị bằng một chữ cái, trong đó chữ cái S chỉ ra rằng lốp có thể hoạt động bình thường với tốc độ tối đa là 180 km/h.
Cống suất động cơ tại vân tốc góc e , P e (v) có thể xác định theo hai cách:
Cách 1 là dựa đồ thị đặc tính ngoài đông cơ với vận tốc góc ở v nào đó và tay số nào đó ta xác định công suất động cơ.
Cách 2 là xác định Pe theo theo từng tay số dựa theo công thức S.R.Lây Đécman :
Các hệ số thực nghiệm cho động cơ được xác định như sau: Đối với động cơ xăng, các hệ số a, b, c đều bằng 1 Đối với động cơ điêzen 2 kỳ, a = 0,87, b = 1,13, c = 1 Đối với động cơ điêzen 4 kỳ có buồng cháy trực tiếp, a = 0,5, b = 1,5, c = 1 Đối với động cơ điêzen 4 kỳ có buồng cháy dự bị, a = 0,6, b = 1,4, c = 1 Cuối cùng, đối với động cơ điêzen 4 kỳ có buồng cháy xốy lốc, a = 0,7, b = 1,3, c = 1.
Bước 4: Xác định suất tiêu hao nhiên liệu có ích theo vân tốc g(v).
- Xác định mức độ sữ dụng công suất động cơ theo vận tốc Y p (v).
Hệ số Ky phản ánh mức độ sử dụng công suất động cơ Yp và được xác định thông qua hàm thực nghiệm Ky(Yp) [3] Việc lựa chọn hệ số này dựa trên đồ thị tương ứng.
Hình 4.2: Đồ thị hệ số ảnh hưởng đến mức độ sử dụng công suất [3].
- Xác định hệ số K ck
Vận tốc góc tại vị trí công suất cực đại là:
Kck là hệ số phản ánh tỉ số giữa vận tốc góc của động cơ tại một vận tốc cụ thể và vận tốc góc của động cơ khi đạt công suất cực đại Hệ số này được xác định thông qua thực nghiệm và được biểu diễn qua đồ thị.
Hình 4.3: Đồ thị hệ số ảnh hưởng đến tốc độ giới hạn của động cơ e [3]. Tuỳ thuộc tỉ số
- Suất tiêu hao nhiên liệu có ich g e (v).
– suất tiêu hao nhiên liệu có ích nhỏ nhất xác định theo đồ thị đặc tính ngoài động cơ.
Bước 5: Xác định qd(v) và vẽ đồ thị.
Tính toán tiêu hao nhiên liệu theo lý thuyết cho một mẫu xe thực tế
Lựa chọn ô tô để tính tiêu hao nhiên liệu là ô tô du lịch Toyota GT86 2013.
Thông số xe: Đông cơ H4 với dung tích xy-lanh là 2.0 L;
Công suất cực đại Pemax = 147 kW tại 7000 vg/ph;
Momen xoắn cực đại Memax = 205 N.m tại 6600 vg/ph;
Trọng lượng xe không tải m1 = 1262 kg và có tải nhẹ ( một tài xế) là m1+m2 1350 kg;
Chuyển động thẳng đều với tốc độ v = Const;
Xe Toyota GT86 là xe du lịch loại thường nên hệ số cản không khí Cx = 0,35÷0,5 ta chọn 0,3 Ns 2 /m 4
Xe chuyển động với hiệu suất truyền lực ηtl3 = 0.94;
Sữ dụng nhiên liệu xăng A95 với tỉ trong ρn 0.75 kg/l;
Sử dụng hộp số 6 cấp với tỉ số truyền các tay số là 1 = 3,54; 2 = 2,06; 3 = 1,4. 4 = 1; 5 = 0,74; 6 = 0,58 và tỉ số truyền cuối( vi sai) 0 = 4,1.
Sử dụng lốp 215/45R17. Đồ thị đặc tính ngoài đông cơ là:
Hình 4.5: Đồ thị đặc tính ngoài của động cơ.
Hình 4.6: Hình vẽ biểu diễn các thông sô kích thước bên ngoài của xe.
Xây dựng đồ thị tiêu hao nhiên liệu qd(v) với sự thay đổi của hệ số cản lăn f0, trong điều kiện xe chạy trên đường bằng, không kéo rơ móc và không gia tốc.
Bước 1: Giả thuyết ban đầu:
Chọn giá trị hiệu suất hệ thống truyền lực (ηtl3 ) = 0.94
Chọn giá trị tỷ trọng nhiên liệu (ρnl) = 0.75 kg/lít
Chọn tay số tính toán là tay số 6.
Xe chạy đêu trên đường bằng và không kéo rơ móc.
Chọn hệ số cản lăn f01 = 0,01; f02 = 0,012; f03 = 0,023; f04 = 0,025; f05 = 0,05; f06 = 0,1; k = 7.10 -6 (S 2 /m 2 ).
Bảng 4.1: Bảng hệ số cản lăn f0 ứng với V Ky1 < Ky2 ge = ky.kck.gemin thay vào công thức tính qd ,ta được.
Với hai hiệu suất truyền lực, việc tiêu hao nhiên liệu sẽ phụ thuộc vào tỉ số làm thay đổi qd Để xác định sự thay đổi của qd, ta cần xem xét tỉ số này Điều này khó có thể được lý giải một cách lý thuyết đơn giản, vì vậy chúng ta sẽ thực hiện các phép tính lý thuyết cho xe để minh chứng cho điều này.
Chọn giá trị tỷ trọng nhiên liệu (ρnl) = 0.75 kg/lít.
Chọn tải trọng xe m = 1350 kg
Chọn hệ số cản lăn fo = 0,01; k = 7.10 -6 S 2 /m 2
Chọn điều kiện áp suất lốp cao có λ=0,95
Chọn ba giá trị hiệu suất hệ thống truyền lực để chứng minh:
Hiệu suất khi xe không được bảo dưỡng tốt (ηtl1 ) = 0.85.
Hiệu suất khi xe được bảo dưỡng tốt (ηtl3 ) = 0.94.
Hiệu suất khi xe sữ dụng hệ thống truyền động thuỷ lực (ηtl4 ) = 0.98. Sau khi tính toán ta được đồ thi sau:
Hình 5.1: Đồ thị cân bằng công suất cho tay số 4,5,6.
Hình 5.2: Đồ thị tiêu hao nhiên liệu ở tay số 4 ứng với ba giá trị hiệu suất của hệ thống truyền lực.
Đường tiêu hao nhiên liệu tay số 4 được xác định với các giá trị hiệu suất khác nhau: qd41 tương ứng với hiệu suất tl1 là 0,85, qd43 với hiệu suất tl3 là 0,94, và qd44 với hiệu suất tl4 là 0,98.
Hình 5.3: Đồ thị tiêu hao nhiên liệu ở tay số 5 ứng với ba giá trị hiệu suất của hệ thống truyền lực.
Đường tiêu hao nhiên liệu qd51 ở tay số 5 có hiệu suất tl1 là 0,85, trong khi đó qd53 đạt hiệu suất tl3 là 0,94 Đường tiêu hao nhiên liệu qd54 cũng ở tay số 5 với hiệu suất cao nhất tl4 là 0,98.
Hình 5.4: Đồ thị tiêu hao nhiên liệu của tay số 6 ứng với ba giá trị hiệu suất của hệ thống truyền lực.
Trong ba đồ thị về tiêu hao nhiên liệu, qd41, qd51, qd61 thể hiện mức tiêu hao ở tay số 4, 5, 6 với hiệu suất tl1 = 0,85 Tiếp theo, qd43, qd53, qd63 phản ánh tiêu hao nhiên liệu ở tay số 4, 5, 6 với hiệu suất cao hơn tl3 = 0,94 Cuối cùng, qd44, qd54, qd64 cho thấy tiêu hao nhiên liệu ở tay số 4, 5, 6 với hiệu suất tối ưu tl4 = 0,98.
Từ đồ thị tính toán ta nhận ra như sau:
- Mức tiêu hao nhiên liệu của xe Toyota GT86 tăng khi hiệu suất của hệ thống truyền lực giảm.
- Với giá trị hiệu suất tăng thì mức tiêu hao nhiên liệu chênh lệch càng nhỏ ở tay số càng cao.
Mức tiêu hao nhiên liệu của các hệ thống truyền lực thường tăng theo tỷ lệ thuận với hiệu suất của chúng, tuy nhiên, sự gia tăng này không đồng đều ở những tốc độ đặc biệt do ảnh hưởng của ky và kck Trong khoảng tốc độ từ 0 đến 0,8, giá trị ky có xu hướng giảm.
Khi giá trị Yp nằm trong khoảng 0,7 đến 0,8, ge giảm nhẹ nhưng không đáng kể so với lực cản, trong khi khi Yp lớn hơn 0,8, ge tăng cùng với lực cản, dẫn đến qd tăng nhanh hơn trước Theo đồ thị (hình 5.4), với hiệu suất 0,85, vận tốc tiêu hao nhiên liệu đạt 52m/s; với hiệu suất 0,94 là 55m/s và với hiệu suất 0,98 là 56m/s.
5.1.2 Nghiên cứu ảnh hưởng của tỉ số truyền đến tiêu hao nhiên liệu ô tô
Hộp số là bộ phận quan trọng trong hệ thống truyền lực ô tô, có nhiệm vụ biến đổi mô-men và công suất động cơ để truyền đến bánh xe, giúp xe di chuyển Hộp số ô tô bao gồm hộp số sàn với các tay số tương ứng với tỷ số truyền tăng dần, hộp số tự động sử dụng bộ bánh răng hành tinh điều khiển bằng thủy lực, và hộp số tự động vô cấp với tỷ số truyền liên tục Tỷ số truyền hộp số (ih) là yếu tố quan trọng, thể hiện sự tăng hoặc giảm mô-men và công suất động cơ truyền đến bánh xe.
Hệ thống truyền lực ô tô bao gồm các tỉ số truyền của li hợp, các đăng, vi sai hộp số phụ và truyền lực cuối cùng, được coi là không đổi khi xe di chuyển Tỉ số truyền của li hợp (il) là 1:1 cho đĩa ma sát và có thể xem là 1:1 cho biến mô Tỉ số truyền các đăng (icđ) được lấy bằng 1:1, bao gồm các đăng đồng tốc và khác tốc Vi sai (i0) có tỉ lệ cố định theo thông số xe Hộp số phụ cho xe hai cầu (4WD) có tỉ số truyền chậm (L) và nhanh (H), hoặc cho một cầu với tỉ số truyền ip Cuối cùng, tỉ số truyền lực cuối (ic) cũng cố định và theo thông số xe, thường sử dụng cho xe pick up hay offroad để cải thiện độ cao gầm và tính năng cơ động khi vượt địa hình.
Tỉ số truyền toàn bộ của hệ thống được xác định bằng cách nhân các tỉ số truyền thành phần lại với nhau Để tính toán tiêu hao nhiên liệu, chúng ta cần xem xét điều kiện xe chạy ở vận tốc không đổi trên đường bằng, với hệ số cản lăn f, hiệu suất truyền lực tl và tỉ trọng nhiên liệu nl, đồng thời không kéo rơ móc.
Từ vận tốc cho trước ta tính:
Tốc độ góc động cơ theo công thức
Công suất động cơ ứng với tay số đó theo S.R.Lây Đéc Man.
Lực và công suất cản chuyển động
Mức độ sử dụng công suất
Suất tiêu hao nhiên liệu có ích
Ky phụ thuộc vào mức độ sữ dụng công suất động cơ Yp ở tốc độ v.
Kck – là hệ số xác định theo đồ thị với giá trị ở vận tốc v.
Cuối cùng ta tính lượng tiêu hao nhiên liệu.
Khi giá trị v = const, lượng tiêu hao nhiên liệu chỉ phụ thuộc vào suất tiêu hao nhiên liệu có ích ge Tỉ số truyền hệ thống truyền lực giảm dần từ tay số 1 đến tay số n tạo ra sự thay đổi về tốc độ góc và tốc độ động cơ, ảnh hưởng đến Pe và YP, dẫn đến sự biến thiên của giá trị ge theo một đường cong Điều này được chứng minh qua việc tính toán cho xe Toyota GT86.
Chọn giá trị hiệu suất hệ thống truyền lực (η ) = 0.94.
Chọn giá trị tỷ trọng nhiên liệu (ρnl) = 0.75 kg/lít.
Chọn tải trọng xe m = 1350 kg
Chọn hệ số cản lăn fo = 0,01; k = 7.10 -6 S 2 /m).
Chọn điều kiện áp suất lốp cao có λ=0,95
Xe chay thẳng đều, trên đường bằng, không kéo rơ móc.
Tay số ih itl vmax m/s
Cuối cùng ta có các đồ thị sau:
Hình 5.5: Đồ thị cân bằng công suất theo vận tốc của ô tô.
Hình 5.6: Đồ thị tiêu hao nhiên liệu ô tô. Đồ thị tiêu hao nhiên liệu cho thấy:
Khi duy trì cùng một vận tốc, việc giảm tỉ số truyền bằng cách sử dụng tay số cao hơn sẽ giúp giảm lượng nhiên liệu tiêu thụ Điều này xảy ra vì ở các tay số khác nhau, giá trị ky và kck thay đổi trong khi lực cản vẫn không đổi Cụ thể, từ tay số 1 đến tay số 6, giá trị ky giảm dần (ky1 > ky2 > ky3 > > ky6) và giá trị kck cũng giảm (kck1 > kck2 > kck3 > > kck6), dẫn đến tỷ số truyền ge giảm theo (ge1 > ge2 > ge3 > > ge6), và kết quả là lượng nhiên liệu tiêu thụ qd cũng giảm (qd1 > qd2 > qd3 > > qd6).
Tay số 1 tiêu hao nhiên liệu nhiều nhất do Yp