MỤC LỤC
MỤC LỤC………………………………………………………………….................................…..2
LỜI NÓI ĐẦU……………………………………………………................................…….….…..3
CHƯƠNG I. Giới thiệu chung về xe Kia Carens 1.6 GDI ComfortLine………………...…..4
1. Giới thiệu các tính năng nổi bật của xe:...............................................................................4
2. Giới thiệu hệ thống truyền lực trên xe:.................................................................................4
3. Thông số kỹ thuật của xe.....................................................................................................5
Chương II. Kiểm nghiệm sức kéo của xe Kia Carens 1.6 GDI ComfortLine ....................6
1. Nhiệm vụ tính kiểm nghiệm sức kéo:...................................................................................6
2. Tính toán và xác định các thông số ban đầu........................................................................6
3 .Đường đặc tính cảu động cơ...............................................................................................7
4 . Đặc tính kéo và đặc tính động lục học cảu ô tô................................................................10
4.1 Khái niệm Đặc tính kéo:...................................................................................................10
5. Xây dựng đồ thị nhân tố động lực học theo lực kéo:.........................................................15
6. Xây dựng đồ thị nhân tố động lực học khi tải trọng thay đổi..............................................18
7. Xây dựng đồ thị nhân tố động lực học theo điều kiện bám:...............................................21
8. Xây dựng đồ thị tăng tốc....................................................................................................24
8.1 Tính toán và vẽ đồ thị gia tốc...........................................................................................24
8.2 Tính toán và vẽ Đồ thị gia tốc ngược...............................................................................26
8.3 Tính toán và vẽ Đồ thị thời gian tăng tốc theo vận tốc.....................................................28
8.3 Đồ thị quãng đường tăng tốc của ô tô.............................................................................33
KẾT LUẬN…………………………………………………...............................……….…......…38
TÀI LIỆU THAM KHẢO………………………………………................................….….…..…39
LỜI NÓI ĐẦU
Nền công nghiệp chế tạo ô tô trên thế giới nói chung cũng như trên Việt Nam nói riêng ngày càng phát triển và đóng vai trò quan trọng trong việc góp phần phát triển kinh tế. Môn học “Lý thuyết ô tô” chiếm vị trí quan trọng trong chương trình đào tạo ngành công nghệ ô tô. Sau khi học xong môn này, sinh viên có những kiến thức cơ bản về lĩnh vực lý thuyết ôtô liên quan tới sự phát triển của ngành ôtô trong sự đổi mới của đất nước hiện nay. Em được thầy giao nhiệm vụ làm bài tập lớn với đề tài:
“Tính toán kiểm nghiệm sức kéo của xe Kia Carens 1.6 GDI ComfortLine”
Tuy nhiên trong quá trình thực hiện bài tập này lớn này, mặc dù đã cố gắng nhưng không tránh khỏi những thiếu sót. Vì vậy em rất mong nhận được sự quan tâm đóng góp ý kiến của thầy và các bạn để bài tập lớn của em được hoàn thiện hơn và qua đó cũng rút ra được những kinh nghiệm quý giá cho bản thân để phục vụ tốt hơn cho việc học tập và công việc sau này.
Em xin chân thành cảm ơn!
Tp. Hồ Chí Minh, ngày ... tháng ... năm 20...
Sinh viên thực hiện
………………
CHƯƠNG 1
GIỚI THIỆU CHUNG
VỀ XE KIA CARENS 1.6GDI COMFORTLINE
1. Giới thiệu các tính năng nổi bật của xe
Kia Carens 1.6 GDI ComfortLine là dòng xe gia đình 5 cửa mà hãng Kia đã ngưng sản xuất từ năm 2013 và ngưng cung cấp từ năm 2016. Tốc độ tối đa là 185 km / h. Xe sở hữu động cơ xăng và cho công suất cực đại 99 kW (135 mã lực). Mức tiêu thụ trung bình là 6,2 l / 100km. Xe được trang bị hộp số sàn 6 cấp . Xe được trang bị điều hòa không khí, kiểm soát hành trình và hệ thống dừng khởi động theo tiêu chuẩn.
2. Giới thiệu hệ thống truyền lực trên xe
- Xe sử dụng hệ thống Front Wheel Drive (FWD) hay hệ dẫn động cầu trước, đây là cách bố trí truyền lực cho 2 bánh xe phía trước kéo chiếc xe di chuyển.
- Bố trí của hệ dẫn động cầu trước sẽ tiết kiệm nhiên liệu hơn cho xe, bằng cách loại bỏ các chi tiết thừa như trục các đăng, có trọng lượng tốt hơn, mặt khác việc truyền năng lượng trức tiếp từ động cơ ra 2 bánh trước giúp chiếc xe có lực kéo tối ưu hơn.
- Xe được trang bị hộp số thủ công 6 cấp giúp xe tăng tốc mượt mà và tiết kiệm nhiên liệu hơn.
3. Thông số kỹ thuật của xe
Thông số kỹ thuật của xe được thể hiện qua bảng 1.1.
Chương II
KIỂM NGHIỆM SỨC KÉO CỦA XE KIA CARENS 1.6GDI COMFORTLINE
1. Nhiệm vụ tính kiểm nghiệm sức kéo
• Xác định vận tốc chuyển động có thể của xe ở điều kiện đã cho.
• Xác định lực cản lớn nhất mà xe có thể khắc phục được.
• Xác định khả năng tang tốc của xe.
• Xác định các thông số đánh giá chất lượng phanh.
2. Tính toán và xác định các thông số ban đầu
a) Thông số kỹ thuật của xe:
Xe ở chế độ đầy tải và có trọng lượng: G = 2000 kg.
Công suất lớn nhất của động cơ: Nemax = 99 (KW).
Số vòng quay ứng với công suất cực đại: nN = 6300 (vòng/phút).
Momen xoắn lớn nhất của động cơ: Memax = 164 (N.m).
Số vòng quay ứng với momen xoắn cực đại: nM = 4850 (vòng/phút).
b) Thông số tính chọn
* Hiệu suất truyền lực chính:
Để đánh giá sự tổn thất năng lượng trong hệ thống truyền lực người ta dùng hiệu suất trong hệ thống truyền lực (ηtl) là tỷ số giữa công bánh xe chủ động và công suất hữu ích của động cơ, thường được xác định bằng công thức thực nghiệm. Khi tính toán ta chọn theo loại xe như sau:
Xe ô tô con : ηtl = 0,93÷0,95, ta chọn ηtl = 0,95.
* Hệ số cản không khí
Hệ số cản không khí phụ thuộc vào mật độ không khí, hình dạng chất lượng bề mặt của ô tô (KG.s2/m4). Hệ số K được xác định bằng thực nghiệm.
Đối với xe du lịch: k = 0,15÷0,3 ta chọn k = 0,15 (KG.s2/m4).
Bán kính động học và bán kính động lực học của bánh xe:
rb = rk = λ.r0
Với: λ: Hệ số kể đến biến dạng lốp (λ=0,93 0,95). Chọn lốp có áp suất cao λ = 0,95
→ rb = rk = 0,95.0,31595 = 0,3002 (m).
* Diện tích cản chính diện
Diện tích cản chính diện của ô tô là diện tích hình chiếu của ô tô lên mặt phẳng vuông góc với trục dọc của xe ô tô (m2). Việc xác định diện tích có nhiều khó khăn, để đơn giản trong tính toán người ta dùng công thức gần đúng sau:
Đối với xe ô tô con:
F = 0,78.B0.H0
Suy ra: F = 0,78.B0.H0 = 0,75.1805.1610.10^-6 = 2.2667
* Công thức bánh xe:
Công thức bánh xe Kia Carens 1.6 GDI ComfortLine: 4x2
3. Đường đặc tính ngoài của động cơ
a) Khái niệm đường đặc tính ngoài
Đặc tính ngoài là đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của các chỉ tiêu như công suất có ích Ne, mô men xoắn có ích Me ứng với số vòng quay của trục khuỷu n [vg/ph] khi thanh răng bơm cao áp chạm vào vít hạn chế của động cơ xăng.
b) Xây dựng đường đặc tính Me và Ne
Ne : Công suất của động cơ
Me : Mô men của động cơ
Nemax : Công suất lớn nhất của động cơ
MeN : Mô men của động cơ ứng với công suất lớn nhất của động cơ.
Thay số được: MeN = 150.06037 (N.m)
Từ KM, Md và Kc ta tính được hệ số thực nghiệm:
Thay số lần lượt ta được kết quả sau:
a = 0,0536
b = 2,7
c = 1,54
Từ quá trình xử lý số liệu và tính toán trên phần mềm excel ta có bảng số liệu và dựng được đồ thị đặc tính ngoài của xe Kia Carens 1.6 GDI ComfortLine.
Xây dựng được đồ thị đặc tính ngoài của xe Kia Carens 1.6 GDI ComfortLine nhưu hình 2.1.
Nhận xét:
Mô men xoắn có ích có mối liên hệ với công suất có ích và số vòng quay của động cơ. Trong thực tế khi động cơ hoạt động người ta luôn mong muốn động cơ hoạt động ở giai đoạn sau Memax = 164 (Nm) vì khi giảm tốc độ thì Me lại tăng lên, khi đó xe có thể dễ dàng khác phục sự cản khi hoạt động.
Trị số mô men hay công suất do động cơ phát ra phụ thuộc vào chế độ và môi trường làm việc của động cơ và các yếu tố khác.
4. Đặc tính kéo và đặc tính động lực học của ô tô
4.1 Khái niệm Đặc tính kéo.
Đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa lực kéo tính theo động cơ và vận tốc chuyển động của xe ở các số truyền gọi là đặc tính kéo của ô tô.
* Tính toán kéo kiểm nghiệm
ih : Tỷ số truyền của hộp số chính i
f : Tỷ số truyền của hộp số phụ
i0 = 4,56 : Tỷ số truyền của truyền lực chính
Tỷ số truyền của từng cấp số như bảng 2.2.
Từ các công thức trên ta tính ra được bảng giá trị vận tốc và lực kéo ở từng cấp số truyền như bảng 2.3.
Nhận xét:
Đặc tính kéo cho phép xác định lực kéo lớn nhất của ô tô theo động cơ vì nó được xây dựng từ đặc tính ngoài của động cơ ( khi nhiên liệu được cung cấp ở mức tối đa).
5. Xây dựng đồ thị nhân tố động lực học theo lực kéo.
Khái niệm nhân tố động lực học: Nhân tố động lực học của ô tô đặc trưng cho tính chất động lực học của ô tô như:
Hệ số cản tổng cộng của đường Ψ:
Ψ = f ± i
Trong đó :
i : Độ dốc của đường
f : Hệ số cản lăn
* Đồ thị đặc tính động lực học của ô tô:
Đồ thị đặc tính động lực học của ô tô Di-Vi biểu diễn mối qua hệ giữa nhân tố động lực học với vận tốc chuyển động của ô tô ở các số truyền được gọi là đặc tính động lực học.
Xây dựng đồ thị cho theo các số liệu tính toán:
* Lực cản không khí (Pw)
Khí động học của ô tô:
Pwi = k.F.Vi2
D : Nhân tố động lực học của ô tô
G = 2000 N: Trọng lượng xe toàn tải
Như vậy nhân tố động lực học của xe là tỷ số giữa hiệu lực kéo theo động cơ và lực cản của không khí với trọng lượng toàn bộ xe. Ta có bảng giá trị nhân tố động lực học Di ứng với vận tốc Vi ở cấp số truyền thứ i
Giá trị nhân tố động lực học Di ứng với vận tốc Vi ở cấp số truyền thứ i như bảng 2.5.
Từ bảng số liệu trên ta xây dựng được đồ thị đặc tính động lực học của xe : Kia Carens 1.6 GDI ComfortLine như hình 2.3.
Nhận xét:
Đặc tính động lực học có hình dạng tương tự như đặc tính kéo (vì nó cũng được xây dựng từ đặc tính ngoài của động cơ) chỉ khác là chúng có độ dốc lớn hơn ở các vận tốc lớn. Bởi vì ở vận tốc cao, thành phần lực cản không khí tăng lên.
Qua đồ thị ta thấy rằng, dạng đường cong nhân tố động lực học D=f(v) giống như đường cong dạng Me trên đường đặc tính tốc độ của động cơ. Ở mỗi cấp số tryền, điểm cực đại của đường cong Dmax tương ứng với Memax của động cơ, khi đó tốc độ chuyển động nhỏ nhất cho phép Vk, số truyền càng cao thì Dmax càng nhỏ. Ta có cụ thể:
Ở tay số 1 D1max = 0,4509, khi đó V1 = 8.81 (m/s)
Ở tay số 2 D2max = 0,2402, khi đó V2 = 15.87 (m/s)
Ở tay số 3 D3max = 0,1518, khi đó V3 = 22.23(m/s)
Ở tay số 4 D4max = 0,0944, khi đó V4 = 27.47(m/s)
Ở tay số 5 D5max = 0,0664 , khi đó V5 = 34,16 (m/s)
Ở tay số 6 D6max = 0,0505 , khi đó V6 = 30.09 (m/s)
Khu vực có vận tốc lớn hơn vận tốc giới hạn gọi là khu vực làm việc ổn định của ô tô ở số truyền đó. Bởi vì khi xe làm việc trong khu vực này nếu sức cản của đường tăng lên sẽ làm giảm vận tốc chuyển động, nhưng nhân tố động lực học lại tăng lên, do vậy xe có thể khắc phục sức cản tăng lên tức thời này.
6. Xây dựng đồ thị nhân tố động lực học khi tải trọng thay đổi
Khi Gx = G, thì D = Dx nên , như vậy ứng với mỗi tia trong đồ thị sẽ ứng với một trọng lượng Gx tính ra % so với G (100%).
Ta tính được bảng giá trị nhân tố động lực học khi tải thay đổi cụ thể như 2.6.
Ta chọn tỷ lệ xích µD = µDx biểu diễn, từ giá trị Dx1 = Ψ vừa tìm được ta vẽ một đường thẳng đi qua Dx song song trục D và cắt tia tại điểm B, tại điểm B ta vẽ một đường thẳng đi qua B và song song trục V và đường thẳng này cắt nhân tố động lực học Di tại điểm A, từ điểm A ta vẽ đường thẳng song song trục D và cắt trục V tại điểm V’. Như vậy điểm V’ chính là vận tốc lớn nhất xe có thể đạt được trên đường ứng với Dx1 (Ψ) và đang chở quá 140% tải. Tương tự giảm tải cũng tiến hành như vậy.
Nhận xét:
Dựa vào kết cấu của xe, thông số ban đầu như vận tốc, công suất từ đó ta xây dựng được lực kéo của ô tô một cách chính xác, nhân tố động lực học chính là hiệu của lực kéo vào lực cản không khí tỷ lệ với trọng lượng toàn bộ xe, do vậy ở bất kỳ trọng lượng nào của xe ta đều xây dựng và tính toán được vận tốc mà xe có thể di chuyển ở mức tải trọng nào đó.
7. Xây dựng đồ thị nhân tố động lực học theo điều kiện bám:
Dựa vào công thức và các số liệu sử dụng Excel ta có bảng giá trị như bảng 2.7.
Nhận xét:
Để cho ô tô chuyển động không bị trượt quay của bánh xe chủ động trong một thời gian dài thì nhân tố động lực học phải thoải mãn :
8. Xây dựng đồ thị tăng tốc
* Khái niệm khả năng tăng tốc của ô tô: Khả năng tăng nhanh vận tốc sau khi khởi hành được gọi là khả năng tăng tốc của ô tô .
8.1 Tính toán và vẽ đồ thị gia tốc
Từ công thức và các số liệu ở trên ta lập được bảng giá trị gia tốc của ô tô như bảng 2.8.
Từ bảng giá trị trên ta xây dựng được đồ thị gia tốc của ô tô
Nhận xét:
Từ đồ thị gia tốc của ta nhận thấy tốc độ lớn nhất của xe là: Vmax = 48.18(m/s).
Ở tốc độ Vmax của ô tô thì Jmax 0 vì thế xe không còn khả năng tăng tốc.
8.3 Tính toán và vẽ Đồ thị thời gian tăng tốc theo vận tốc
Ta lập được bảng giá trị như bảng 2.10.
Từ bảng giá trị trên ta xây dựng được đồ thị tăng tốc theo vận tốc của xe như hình 2.8.
Nhận xét:
Từ đồ thị thời gian tăng tốc của ô tô ta có thể xác định được một số đánh giá sau:
Thời gian tăng tốc nhỏ nhất của ô tô là 0 (s), khi xe đứng yên.
Thời gian tăng tốc lớn nhất của ô tô là 135,7801 (s), khi xe chuyển động với vận tốc Vmax = 48.17996 (m/s).
Thời gian tăng tốc khi chuyển từ tay số có tỷ số truyền cao sang tay số có tỷ số truyền thấp được xác định cụ thể như sau:
Ở tay số 1 sang tay số 2 là Δt1 = 1s.
Ở những tay số khác cũng tương tự Δt = 1s.
8.3. Đồ thị quãng đường tang tốc của ô tô.
Sau khi xác định được thời gian tăng tốc, có thể tính quãng đường tăng tốc ứng với thời gian đó
Tích phân này không thể giải bằng phương pháp giải tích vì không tìm được mối quan hệ chính xác giữa gia tốc và vận tốc. Tuy nhiên ta có thể giải bằng phương pháp đồ thị trên cơ sở t = t(V) vừa xây dựng.
Xây dựng đồ thị quãng đường tăng tốc bằng phương pháp đồ thị như trình bày trên chưa thật sự chính xác vì ở đây đã bỏ qua sự mất mát vận tốc trong quá trình chuyển số. Để đảm bảo độ chính xác của kết quả cần kể đến thời gian chuyển số và sự giảm vận tốc ở mỗi lần chuyển số khi xây dựng đồ thị tăng tốc.
Từ bảng giá trị trên ta xây dựng được đồ thị quảng đường tăng tốc của xe như hình 2.9.
Nhận xét:
Từ đồ thị quãng đường tăng tốc của ô tô ta có thể xác định được một số đánh giá sau:
Quãng đường tăng tốc nhỏ nhất của ô tô là 0 (s), khi xe đứng yên.
Quãng đường tăng tốc của ô tô là 5442.59 (m), khi xe chuyển động với vận tốc Vmax = 48.17996 (m/s).
KẾT LUẬN
Việc tính toán động lực kéo của ô tô chỉ có ý nghĩa về mặt lý thuyết do tính tương đối của các phép tính, và sự lựa chọn các hệ số trong quá trình tính toán không chính xác so với thực tế. Trong thực tế việc nghiên cứu đánh giá chất lượng kéo của ô tô được thực hiện trên đường hoặc trên các bệ thử chuyên dùng. So sánh kết quả tính toán với tiêu chuẩn 22TCN307_06 ta được các nhận xét sau:
Các thông số kỹ thuật cơ bản:
1. Kích thước giới hạn cho phép của xe
* Chiều dài:
- Không lớn hơn 20m đối với xe khách nối toa;
- Không lớn hơn 12,2m đối với các loại xe còn lại.
Đối với xe Kia Carens 1.6 GDI ComfortLine là xe ô tô con có chiều dài là 4,525 < 12,2m. Chiều dài đảm bảo.
* Chiều rộng:
Không lớn hơn 2,5m.
Đối với xe Kia Carens 1.6 GDI ComfortLine là xe ô tô con có chiều rộng là 1,805m < 2,5m. Chiều rộng đảm bảo.
* Chiều cao:
- Không lớn hơn 4,2m đối với xe khách hai tầng;
- Không lớn hơn 4,0m đối với các loại xe khác.
Đối với xe Kia Carens 1.6 GDI ComfortLine là xe ô tô con có chiều cao là 1,610m < 4m. Chiều cao đảm bảo.
2. Động cơ và hệ thống truyền lực
- Công suất động cơ cho 1 tấn khối lượng toàn bộ của xe không nhỏ hơn 7,35kW. Yêu cầu này không áp dụng cho xe chuyên dùng, xe điện và xe có khối lượng toàn bộ từ 30 tấn trở lên.
- Khi thử trên đường ở điều kiện đầy tải, xe (trừ xe chuyên dùng) phải thỏa mãn yêu cầu dưới đây:
* Thời gian tăng tốc tính từ lúc khởi hành đến khi đi hết quãng đường 200m thỏa mãn điều kiện sau:
t = 20 + 0,4.G
Trong đó:
t : Thời gian tăng tốc tính từ lúc khởi hành đến khi đi hết quãng đường 200m (tính bằng giây);
G: Khối lượng toàn bộ của xe (tính bằng tấn).
Đối với xe Kia Carens 1.6 GDI ComfortLine là xe ô tô con qua tính toán ta được:t = 20 + 0,4.2 = 20,8 (s)
* Vận tốc lớn nhất không nhỏ hơn 60km/h:
Đối với xe Toyota Camry 2008 là xe ô tô con qua tính toán ta được:
Vmax = 48.18 (m/s) = 173.448 (km/h) > 60 (km/h)
Suy ra vận tốc lớn nhất đảm bảo.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Lý Thuyết ô tô máy kéo- Nguyễn Hữu Cẩn
2. Trang website:
https://www.cars-data.com/en/kia-carens-1.6-gdi-comfortline-specs/73767
https://www.car.info/en-se/kia/carens/rp-16-gdi-m6-6647603/specs
https://tirewheelguide.com/sizes/kia/carens/2013/
"TẢI VỀ ĐỂ XEM ĐẦY ĐỦ ĐỒ ÁN"