MỤC LỤC
MỤC LỤC......................................................................................................................1
LỜI NÓI ĐẦU................................................................................................................3
CHƯƠNG I: ĐẶT VẤN ĐỀ.. .........................................................................................4
CHƯƠNG II: THIẾT KẾ CẢM BIẾN VÀ BỘ THU THẬP DỮ LIỆU..............................8
I. Các số liệu cần thu thập.............................................................................................8
II. Phương án thu thập số liệu.......................................................................................8
2.1. Lượng tiêu thụ nhiên liệu.......................................................................................8
2.2. Vận tốc xe.............................................................................................................10
2.3. Độ mở bướm ga....................................................................................................11
2.4. Vị trí tay số và tín hiệu phanh...............................................................................12
2.5. Số vòng quay động cơ..........................................................................................12
III. Phương án lưu trữ số liệu có điều khiển.................................................................12
3.1. Sơ lược về giao tiếp MMC/SD Card thông qua chuẩn truyền thông SPI..............13
3.2. Sơ lược về FatFs..................................................................................................14
3.3. Keypad...................................................................................................................15
IV. Thiết kế các cảm biến..............................................................................................16
4.1. Cảm biến vận tốc...................................................................................................16
4.2. Xác định tốc độ động cơ........................................................................................19
4.3. Cảm biến vị trí tay ga..............................................................................................21
V. Thiết kế bộ thu thập và lưu trữ dữ liệu.......................................................................24
5.1. Các yêu cầu đối với bộ thu thập và lưu trữ dự liệu.................................................24
5.2. Mạch điều khiển trung tâm......................................................................................25
CHƯƠNG III: QUY HOẠCH THÍ NGHIỆM....................................................................33
I. Hệ thống giao thông đô thị Hà Nội..............................................................................33
1.1. Bảy trục đường hướng tâm....................................................................................33
1. 2. Ba tuyến vành đai .................................................................................................34
1. 3. Khu vực phố cổ......................................................................................................36
II. Lựa chọn cung đường thí nghiệm..............................................................................36
III. Xây dựng kịch bản thí nghiệm...................................................................................37
3.1. Chuẩn bị xe thí nghiệm............................................................................................37
3.4. Tiến hành thí nghiệm...............................................................................................41
CHƯƠNG IV: PHÂN TÍCH KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM.....................................................44
I. Phân tích kết quả số liệu cung đường thuộc đường Đê La Thành.............................47
1.1. Đánh giá chế độ hoạt động của động cơ................................................................47
1.2. Đánh giá chế độ vận hành của xe...........................................................................49
1.3. Đánh giá quan hệ năng lượng của xe khi vận hành và lượng tiêu thụ nhiên liệu....51
II. Tuyến đường Trường Chinh.......................................................................................54
2.1. Phân tích thông số vòng quay động cơ...................................................................54
2.2. Đánh giá vận tốc trung bình của xe.........................................................................55
2.3. Đánh giá quan hệ phương sai gia tốc của xe và lượng tiêu thụ nhiên liệu.............56
2.4. Phân tích thông số (va)............................................................................................56
III. Tuyến đường phố Huế...............................................................................................58
3.1. Phân tích yếu tố số vòng quay động cơ...................................................................59
3.2. Đánh giá vận tốc trung bình của xe.........................................................................60
3.3. Đánh giá quan hệ phương sai gia tốc của xe và lượng tiêu thụ nhiên liệu.............61
3.4. Đánh giá quan hệ năng lượng của xe khi vận hành và lượng tiêu thụ nhiên liệu....61
IV. Tuyến đường phố Cổ Hàng Đào-chợ Đồng Xuân......................................................63
4.1. Phân tích thông số số vòng quay động cơ...............................................................65
4.2. Đánh giá vận tốc trung bình của xe..........................................................................66
4.3. Đánh giá quan hệ phương sai gia tốc của xe và lượng tiêu thụ nhiên liệu.............66
4.4. Phân tích thông số (va)............................................................................................67
KẾT LUẬN......................................................................................................................70
LỜI NÓI ĐẦU
Khi chất lượng cuộc sống dần được nâng cao thì số lượng phương tiện giao thông cá nhân ngày càng nhiều. Ở một nước đang phát triển như Việt Nam, con số này không ngừng gia tăng mỗi năm, đặc biệt là đối với xe máy. Do đó, tình trạng phát thải độc hại gây ô nhiễm môi trường ngày càng trở nên nghiêm trọng.
Trong khi hệ thống luật pháp của Nhà nước về những tiêu chuẩn khí thải đối với các phương tiện giao thông đang lưu hành, đặc biệt là với xe máy còn chưa phát huy hết hiệu lực, thì một thực trạng vẫn đang tiếp diễn là lượng khí thải độc hại phát tán ra môi trường của các phương tiện giao thông ngày càng gia tăng không ngừng. Thêm vào đó, với điều kiện hạ tầng giao thông còn nhiều hạn chế, tốc độ lưu thông chậm và hay xảy ra ùn tắc khiến cho các yếu tố vận hành của xe máy có nhiều thay đổi so với bình thường. Chính những sự thay đổi này đã tác động tiêu cực đến tính kinh tế nhiên liệu và làm tăng sự phát thải của xe.
Với mục tiêu một chiếc xe tiết kiệm hơn, “xanh” hơn đòi hỏi cả nhà sản xuất và người sử dụng phải có sự thay đổi về thiết kế và cách vận hành. Để thực hiện mục tiêu này thì việc tìm ra các đặc trưng vận hành của xe máy trong điều kiện giao thông đô thị ở nước ta chính là cơ sở dữ liệu cho các nhà thiết kế có những thay đổi phù hợp với môi trường giao thông, và người sử dụng biết cách vận hành hiệu quả nhất.
Xuất phát từ mục đich trên, nhóm sinh viên nghiên cứu đã lựa chọn đề tài “Phân tích các yếu tố vận hành của xe máy trong môi trường giao thông đô thị” mà cụ thể ở đây là trong thành phố Hà Nội. Đề tài được thực hiện dưới sự hướng dẫn của thầy: TS……………… – Bộ môn Ô tô và Xe chuyên dụng – Viện Cơ khí động lực – Trường Đại học Bách.
Nhóm sinh viên chúng em xin chân thành cảm ơn các thầy đã tạo điều kiện và giúp đỡ chúng em hoàn thành đề tài tốt nghiệp này.
CHƯƠNG I: ĐẶT VẤN ĐỀ
Xe máy hiện nay là một loại phương tiện di chuyển cá nhân rất phổ biến ở nhiều quốc gia trên thế giới đặc biệt là ở Việt Nam. Bên cạnh đó, giao thông ở Việt Nam có những đặc thù riêng: trong vòng 5 năm trở lại đây, số lượng xe mô tô, xe gắn máy đã tăng rất nhanh với tốc độ trên 10%/năm. Hệ quả tất yếu của việc gia tăng số lượng phương tiện di chuyển cá nhân quá nhanh đó là tình trạng phát thải độc hại ra môi trường.
Tại Thụy Sỹ, những thí nghiệm so sánh hệ số phát thải của xe môtô gắn máy không lắp thiết bị xử lý khí thải với ô tô con đạt tiêu chuẩn Euro 3 đã cho thấy: phát thải trung bình trên một quãng đường đi (g/km) của xe mô tô, xe gắn máy cao hơn ô tô gấp 8 hoặc 18 hoặc 39 lần đối với CO, 23 hoặc 74 hoặc 222 lần đối với HC; 1,7 hoặc 4 hoặc 7,8 lần đối với NOx tùy theo điều kiện giao thông là trên đường trong đô thị hoặc đường đồng bằng hoặc đường cao tốc.
Theo kết quả nghiên cứu của Tổng cục Môi Trường Việt Nam: hệ số phát thải CO, HC của xe môtô ở nước ta gấp 6,4 lần xe ôtô hạng nhẹ. Việt Nam hiện nay là nước có lượng xe mô tô, xe gắn máy đang lưu hành chỉ đứng thứ 3 thế giới sau hai quốc gia đông dân nhất là Trung Quốc và Ấn Độ. Phần lớn các xe đang lưu thông đều sử dụng hệ thống chế hòa khí không có điều khiển như các xe sử dụng hệ thống phun xăng điện tử hiện đại FI.
Hiện nay, do nhu cầu công ăn việc làm tại Hà Nội nên lượng phương tiện giao thông đổ về thành phố ngày càng tăng. Theo số liệu thống kê năm 2011, Hà Nội có khoảng 4,3 triệu phương tiện giao thông đang lưu hành, và hơn 90% trong số đó là xe máy (khoảng 4 triệu chiếc). Với tốc độ phát triển như hiện nay, thì con số này vẫn không ngừng tăng thêm từ 10% đến 15% sau mỗi năm.
Một thành phố với mạng lưới đường xá chằng chịt, tiết diện lưu thông nhỏ hẹp, lượng phương tiện đông đúc và chủ yếu là xe máy, thêm vào đó là ý thức người tham gia giao thông vẫn còn chưa tốt. Những yếu tố này khiến cho mật độ giao thông luôn ở mức cao, và thường xuyên xảy ra ùn tắc, đặc biệt là trong những giờ cao điểm. Đây cũng chính là nguyên nhân ảnh hưởng đến các chế độ vận hành của động cơ, gây ra các tác động tiêu cực đến tình trạng kỹ thuật, làm giảm tính kinh tế nhiên liệu, đồng thời gia tăng sự phát thải độc hại của xe máy.
Như vậy, để có được những thông tin cần thiết này, bước đầu chúng em đã thiết kế một bộ thu thập dữ liệu để lưu trữ các thông số vận hành cơ bản của xe trong quá trình thí nghiệm: tốc độ động cơ, vận tốc, độ mở bướm ga, vị trí tay số, tín hiệu phanh, và lượng tiêu thụ nhiên liệu.
Công việc cuối cùng là quan sát sự thay đổi của những chỉ số trên thông qua các đồ thị, so sánh để rút ra các nhận xét, quy luật thay đổi của chúng.
Như vậy, với một phương pháp nghiên cứu rõ ràng, chúng em có đầy đủ cơ sở để thực hiện đề tài.
CHƯƠNG II: THIẾT KẾ CẢM BIẾN VÀ BỘ THU THẬP DỮ LIỆU
I. Các số liệu cần thu thập
Mục đích nghiên cứu của đề tài gồm có
- Đánh giá chế độ hoạt động của động cơ được nghiên cứu thông qua tốc độ động cơ
- Đánh giá chế độ vận hành của xe được nghiên cứu thông qua các thông số vận tốc và gia tốc của xe, gia tốc của xe được tính qua phép đạo hàm vận tốc.
- Năng lượng khi vận hành của xe và tính kinh tế nhiên liệu được nghiên cứu thông qua tích số vận tốc và gia tốc (va) và lượng tiêu thụ nhiên liệu (Fuel Consumption – FC)
- Ngoài ra, để biết được ảnh hưởng của kỹ năng người lái đến chế độ vận hành của xe cần phải xác định thêm các thông số vị trí tay ga, vị trí chân số, và tín hiệu phanh.
Như vậy, các số liệu cần thu thập bao gồm:
- Lượng tiêu thụ nhiên liệu
- Vận tốc
- Tốc độ động cơ
- Vị trí tay ga
- Vị trí tay số
- Tín hiệu phanh
II. Phương án thu thập số liệu
Với các số liệu yêu cầu cần thu thập ở trên, cần đề ra một phương án để thu thập. Với từng loại tín hiệu, cần có một phương án thu thập cụ thể với yêu cầu: tín hiệu thu nhận được là chính xác và không ảnh hưởng đến kết cấu cũng như quá trình vận hành xe.
2.1. Lượng tiêu thụ nhiên liệu
Các phương án đo lượng tiêu thụ nhiên liệu
- Đo khối lượng: sử dụng cân tiểu ly điện tử và bình xăng phụ, cân khối lượng nhiên liệu trong bình xăng phụ sau mỗi quãng đường chạy, từ đó xác định được lượng tiêu thụ nhiên liệu trên quãng đường đó.
- Đo thể tích: sử dụng phễu chiết chia vạch làm bình xăng phụ bằng cách dùng van ba ngả, từ lượng nhiên liệu hao hụt [ml] ta xác định được lượng tiêu thụ nhiên liệu sau mỗi quãng đường.
a/ Phễu chiết
- Phễu chiết quả lê khóa thủy tinh: thủy tinh borosilicate chịu nhiệt.
- Thể tích: 100 [ml]
- Đường kính lỗ khóa: 2 [mm]
Với phễu chiết bằng thủy tinh như trên:
b/ Van ba ngả
Đường ống dẫn xăng yêu cầu phải chịu được xăng và chịu được nhiệt. Với các thành phần của hệ thống bình nhiên liệu phụ, ta tạo được hệ thống bình chứa lắp song song với bình xăng chính thông qua một van ba ngả.
2.2. Vận tốc xe
Các phương pháp xác định vận tốc của xe
- Xác định vận tốc trực tiếp: sử dụng GPS
- Xác định vận tốc thông qua vận tốc tròn của bánh xe
+ Dùng đồng hồ công tơ mét
+ Dùng động cơ encoder đo số vòng quay
2.3. Độ mở bướm ga
Phương án để xác định độ mở bướm ga là sử dụng một cảm biến kiểu Hall để đo vị trí của tay ga. Cảm biến Hall chuyển động trong từ trường của vành nam châm, điện áp đầu ra của cảm biến Hall sẽ thay đổi trong một dải nhất định. Giá trị điện áp này được đưa vào một bộ chuyển đổi ADC của vi điều khiển, từ đó vi điều khiển sẽ ghi nhận vị trí của tay ga theo giá trị điện áp mà cảm biến Hall gửi về. Từ vị trí của tay ga sẽ suy ra được độ mở của bướm ga.
2.5. Số vòng quay động cơ
Để xác định tốc độ động cơ thì có nhiều phương pháp khác nhau, có thể đo tốc độ của truc khuỷu đông cơ, trục cam của động cơ…
Tuy nhiên do ta sử dụng mẫu xe máy có sẵn nên để tránh can thiệp vào các kết cấu trong xe và không phải lắp đặt thêm các chi tiết phụ mà vẫn đảm bảo độ chính xác và tin cậy, cũng như làm việc ổn định của xe thì trong đồ án này chúng em lựa chọn phương án dùng tín hiệu từ cuộn dây đánh lửa có sẵn trên động cơ, trích một đường tín hiệu từ cuộn đây đánh lửa và đưa về vi điều khiển để xử lý.
III. Phương án lưu trữ số liệu có điều khiển
Các phương án lưu trữ dữ liệu sử dụng vi điều khiển
- Lưu trữ trên bộ nhớ vi điều khiển ROM/RAM
- Lưu trữ trực tiếp vào máy tính cá nhân
- Lưu trữ thông qua các thiết bị lưu trữ ngoài (SD, USB, HDD)
3.1. Sơ lược về giao tiếp MMC/SD Card thông qua chuẩn truyền thông SPI
MMC là viết tắt của cụm từ Multi-Media Card và SD là Secure Digital Card. Nhìn chung MMC và SD giống nhau về mặt cấu trúc vật lý và phương thức giao tiếp. SD card xuất hiện sau MMC card nên SD card có nhiều tình năng và tốc độ cao hơn MMC card. Tuy nhiên, đối với việc ghi-đọc MMC và SD ở tốc độ thấp bằng các vi điều khiển (như AVR) thì sự khác nhau của hai loại card này là không có nhiều khác biệt.
3.2. Sơ lược về FatFs
FatFs là một mô-đun hệ thống sử dụng bảng cấp phát tập tin dùng cho các hệ thống nhúng nhỏ. FatFs độc lập với kiến trúc phần cứng. Nó có thể được đưa vào vi điều khiển chi phí thấp, chẳng hạn như AVR, 8051, PIC, ARM, Z80, 68k và vv .., mà không cần bất kỳ sự thay đổi nào về mặt cấu trúc
IV. Thiết kế các cảm biến
4.1. Cảm biến vận tốc
Đĩa chắn sáng, cùng với cảm biến photodiode là thành phần cơ bản tạo nên bộ đo vận tốc góc của bánh xe trong quá trình vận hành xe. Tuy nhiên do việc sử dụng xe máy có sẵn nên việc chế tạo và lắp thêm đĩa chắn sáng gặp nhiều khóc khăn trong quá trình lắp giáp thêm đĩa lên xe. Vì vậy ta sư dụng đĩa phanh trên xe với đặc điểm có lỗ tản nhiệt có sẵn trên đĩa phanh.
So sánh với số lượng lỗ sáng trên đĩa phanh là 16, thì ta cần sử dụng 2 cảm biến đặt cách nhau một góc 10o
4.2. Xác định tốc độ động cơ
Tốc độ động cơ xác định thông qua tốc độ đánh lảu của động cơ, vì vậy ta cần xác định được tốc độ đánh lửa thông qua cảm biến đánh lửa lắp trên xe.
Các loại xe Honda thông thường được trang bị hệ thống đánh lửa điện tử không dùng bộ vít lửa, được gọi là hệ thống CDI hay đánh lửa điện dung. Ưu điểm của hệ thống này là hiệu quả đánh lửa cao, ổn định.
Hệ thống đánh lửa trên xe bao gồm hai loại đánh lửa AC-CDI và đánh lửa DC-CDI, trên xe wave 110s sử dụng hệ thống đánh lửa DC-CDI.
Các thông số trên ảnh hưởng tới tín hiệu ra của cảm biến, và do vậy ảnh hưởng tới quá trình đo vận tốc bánh xe. Thông số a0 cẩn phải lớn hơn một giá trị ngưỡng dưới a0min để ECU có thể nhận biết sự thay đổi điện áp ứng với thời điểm các răng trên vành chạy ngang qua đầu cảm biến. Khi đo, thông số này tỉ lệ với đạo hàm bậc nhất theo thời gian của từ thông qua cuộn dây trong cảm biến.
4.3. Cảm biến vị trí tay ga
Tín hiệu về vị trí tay ga cho ta biết mức độ mở của bướm ga trong quá trình xe vận hành. Trong quá trình vận hành xe trên đường, khi người lái tăng hoặc giảm ga, sự thay đổi độ mở bướm ga sẽ quyết định tới tốc độ của xe. Tốc độ và sự ổn định tốc độ của xe trong quá trình vận hành quyết định tới tính kinh tế nhiên liệu, mà yếu tố ảnh hưởng trực tiếp ở đây chính là quá trình tăng giảm ga của người lái. Quá trình tăng giảm ga của người lái không tuân theo một quy luật nhất định hay phụ thuộc vào cung đường chạy thí nghiệm, mà có thể thay đổi phụ thuộc nhiều yếu tố như: kỹ năng vận hành, điều kiện tâm lý, điều kiện đường xá, điều kiện môi trường xung quanh…
V. Thiết kế bộ thu thập và lưu trữ dữ liệu
5.1. Các yêu cầu đối với bộ thu thập và lưu trữ dự liệu
Bộ thu thập và lưu trữ dự liệu cần đáp ứng được các yêu cầu sau:
- Bộ thu thập dữ liệu phải thu thập được 5 dữ liệu (độ mở bướm ga, vị trí chân số, phanh, số vòng quay động cơ, vận tốc xe),
- Bộ thu thập dữ liệu có thể lưu trữ được thông tin các dữ liệu thu thập theo các thời điểm cụ thể.
Việc lựa chọn vi điều khiển phụ thuộc vào yếu tố này, vi điều khiển yêu cầu phải có tối thiểu các chức năng sau :
- Có tính năng ngắt trong và ngoài (interrupt)
- Có chuyển đổi ADC, ghi nhận các tín hiệu điện áp
- Có giao tiếp SPI cho phép nạp chương trình và giao tiếp với modul MMC
- Cho phép kết nối với thiết bị báo lỗi
5.2. Mạch điều khiển trung tâm
5.2.1. Tổng quan
Mạch điều khiển chính bao gồm nhiều khối nhỏ được tích hợp bên trong. Mạch gồm các khối chính:
1. Khối nguồn gồm: chân cắm nguồn +12V, IC nguồn LM7805 tạo nguồn +5V, IC nguồn LM1117-3.3 tạo nguồn +3.3V.
2. Khối xử lý trung tâm gồm: vi điều khiển Atmega32, thạch anh tạo dao động 12MHz, công tắc Reset.
5.1.2. Cấu tạo mạch
a/ Khối nguồn
Nguồn điện cấp cho hệ thống là nguồn điện một chiều +12V lấy từ Ác-quy qua một giắc cắm DC. Nguồn +5V cấp cho vi điều khiển và các cảm biến được cấp thông qua IC ổn áp 7805. Điện áp +3,3V được cấp thông qua IC ổn áp Lm1117. Mạch có thêm các tụ hóa và tụ gốm để ổn định, một đèn LED báo nguồn đang hoạt động.
b/ Khối xử lý trung tâm
Vi xử lý trung tâm sử dụng là vi xử lý AVR Atmega32. Vi xử lý kết nối với thạch anh ngoài 8MHz, một nút bấm Reset. Điện áp cấp cho vi xử lý là +5V. Các PORT chờ được kết nối như trong hình 2.17.
d/ Khối giao tiếp SPI
Trong dự án này cổng giao tiếp SPI được thiết kế dưới dạng chân cắm của chuẩn nap ISP nhằm mục đích nạp chương trình cho vi điều khiển.
g/ Khối hiển thị lỗi
Quá trình ghi thẻ nhớ diễn ra khi người điều khiển ấn nút bắt đầu, và chỉ thực sự hoàn tất khi người sử dụng ấn nút kết thúc, do nhiều nguyên nhân như nhiễu hoặc lỗi thiết bị mà khiến cho thao tác điều khiển này nhiều khi không chính xác. Vì vậy phải có một khối hiển thị cho người điều khiển biết trạng thái thẻ nhớ hoạt động, trạng thái thẻ nhớ đang được ghi dữ liệu và trạng thái việc ghi dữ liệu hoàn tất. Điều này sẽ hạn chế tối đa những nguy cơ xấu ảnh hưởng tới việc ghi dữ liệu.
CHƯƠNG III: QUY HOẠCH THÍ NGHIỆM
I. Hệ thống giao thông đô thị Hà Nội
Khu vực trung tâm thành phố Hà Nội có hệ thống giao thông rất phức tạp, đan xen giữa những tuyến đường rộng, thoáng mới mở hoặc cải tạo và những tuyến đường cũ nhỏ hẹp. Để thực hiện đồ án, phải tìm hiểu về hệ thống giao thông đô thị Hà Nội, tìm ra những cung đường đặc trưng, đại diện cho giao thông thủ đô, tiến hành thí nghiệm trên những cung đường đó.
1.1. Bảy trục đường hướng tâm
Bảy trục hướng tâm nối liền khu vực trung tâm thành phố Hà Nội với những khu vực mới được mở rộng ở phía Tây và Tây Nam của thành phố, với kỳ vọng phát triển những khu vực này thành những trung tâm kinh tế hoặc khu công nghiệp quy mô lớn trong tương lai.
1.2. Ba tuyến vành đai
Đường vành đai là những tuyến giao thông đường bộ vòng tròn bao kín khu vực trung tâm thành phố Hà Nội, gồm 3 tuyến đường vành đai: đường vành đai 1, đường vành đai 2, đường vành đai 3.
1.3. Khu vực phố cổ
Trong tuyến đường vành đai 1, phố cổ nằm ở khu vực gần hồ Hoàn Kiếm, là những tuyến đường một chiều, ngắn, rất nhỏ và hẹp, tập trung nhiều cửa hàng buôn bán và đông đảo khách mua sắm và tham quan. Khu vực này thường xuyên xảy ra ùn tắc, nhưng là khu vực du lịch, bảo tồn của thủ đô nên không thể mở rộng hoặc sửa chữa.
II. Lựa chọn cung đường thí nghiệm
Trên cơ sở tìm hiểu giao thông đô thị Hà Nội, chúng em đã đi khảo sát thực tế các cung đường ở khu vực nội đô nằm trên các tuyến vành đai, cùng với cung đường từ đường Hàng Đào tới chợ Đồng Xuân, bổ sung thêm cung đường Phố Huế - Hàng Bạc là tuyến đường một chiều nối liền vành đai 1 với khu vực phố cổ. Các cung đường được lựa chọn một cách đa dạng về chiều rộng mặt đường, với các thông số khảo sát gồm: chiều dài, cách phân làn, số giao cắt trên đường, số đèn giao thông trên tuyến đường, tình trạng mặt đường, tình trạng giao thông.
III. Xây dựng kịch bản thí nghiệm
3.1. Chuẩn bị xe thí nghiệm
Để các kết quả thí nghiệm không bị ảnh hưởng bởi các yếu tố bên ngoài, tiến hành tất cả các thí nghiệm trong cùng một điều kiện thí nghiệm: Xe chạy thí nghiệm chỉ chở một người đã có bằng lái. Chọn điều kiện môi trường khi thí nghiệm ổn định để coi các giá trị như hệ số cản lăn của đường, nhiệt độ môi trường, lực cản không khí…
3.3. Gá lắp thiết bị lên xe
Sau khi đã xây dựng xong kịch bản về xe thí nghiệm và khung giờ thí nghiệm, chúng em gá lắp tất cả những thiết bị cần thiết và cụm mạch điện để lấy thông số vận hành lên xe. Ngoài ra, để ghi lại kịp thời những hiện tượng giao thông bất thường xảy ra trên đường trong quá trình thí nghiệm, chúng em đã lập ra một bản Sheet báo cáo có đính kèm bản đồ cung đường thí nghiệm với những thông tin thu thập:
+ Cung đường thí nghiệm và chiều dài
+ Giờ thí nghiệm
+ Tình trạng thời tiết
+ Tổng thời gian tiến hành thí nghiệm
CHƯƠNG IV: PHÂN TÍCH KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM
Sau khi tiến hành thí nghiệm trên 4 cung đường đặc trưng của giao thông đô thị Hà Nội, có đầy đủ các số liệu yêu cầu cùng với thông tin ghi lại trên sheet thí nghiệm, chúng em tiến hành phân tích kết quả thí nghiệm. Để đặc trưng cho 1 chu trình vận hành xe, đồ án của chúng em sẽ tập trung vào 3 yếu tố sau:
1. Chế độ vận hành của xe: vận tốc trung bình, gia tốc trung bình, phương sai vận tốc, phương sai gia tốc.
2. Chế độ vận hành của động cơ: tỷ lệ thời gian động cơ hoạt động ở tốc độ thấp, trung bình và cao: Tnhỏ, Ttb, Tlớn
3. Năng lượng chuyển động của xe: tỷ lệ thời gian xe giảm tốc, xe tăng tốc với năng lượng nhỏ, trung bình và lớn.
Để đánh giá năng lượng của xe khi vận hành, chúng em xin đưa ra khái niệm chỉ số (va) – là giá trị tích số giữa vận tốc tức thời và gia tốc tức thời của xe.
- Khi giá trị (va) < 0, nghĩa là xe đang trong trạng thái chuyển động chậm dần( với giá trị gia tốc a < 0). Trong lúc này xe tiêu tốn năng lượng khi phanh hoặc giảm tay ga khi di chuyển trên đường.
- Khi giá trị (va) > 0, nghĩa là xe đang tăng tốc ( giá trị gia tốc a > 0). Để đánh giá toàn diện và đầy đủ, chúng em chia trường hợp này làm 3 khoảng giá trị nhỏ hơn:
+ Giá trị (va) nhỏ ( < 1), là khi xe tăng tốc với yêu cầu năng lượng nhỏ
+ Giá trị (va) trung bình (=1-3), là khi xe tăng tốc với yêu cầu năng lượng trung bình
+ Giá trị (va) lớn (> 3), là khi xe tăng tốc với yêu cầu năng lượng lớn.
I. Phân tích kết quả số liệu cung đường thuộc đường Đê La Thành
Trên cung đường Đê La Thành, chúng em thực hiện thí nghiệm trên cả 2 chiều, chiều đi từ ngã tư Giảng Võ – Láng Hạ, đến giao cắt La Thành – Nguyễn Chí Thanh và chiều ngược lại. Mỗi chiều thực hiện 4 thí nghiệm. Thí nghiệm cũng được thực hiện trên 2 khung giờ là giờ bình thường và giờ cao điểm, mỗi khung giờ thực hiện 4 thí nghiệm. Dưới đây là bảng thống kê tổng số thí nghiệm thực hiện trên cung đường Đê La Thành.
1.1. Đánh giá chế độ hoạt động của động cơ
Đánh giá chế độ hoạt động của động cơ bằng 2 tỷ lệ thời gian ứng với số vòng quay nhỏ ( dưới 1500 vòng/phút ) và số vòng quay trung bình ( trên 1500 vòng/phút) do trên cung đường này, tỷ lệ thời gian động cơ hoạt động ở số vòng quay cao là rất thấp.
Để dễ dàng hơn trong việc quan sát tỷ lệ thời gian động cơ hoạt động ở các vòng quay khác nhau, xây dựng biểu đồ.
Nhìn vào bảng số liệu 4. 1. 2 và đồ thị 4. 1. 1, ta thấy thời gian động cơ hoạt động ở số vòng quay thấp ( dưới 1500 vòng/phút ) trong giờ cao điểm là 84,37%, trong giờ bình thường là 71,2 %. Khi động cơ hoạt động ở số vòng quay thấp, động cơ chỉ đạt hiệu suất nhỏ, tiêu tốn nhiều nhiên liệu khi vận hành.
1.2. Đánh giá chế độ vận hành của xe
Để đánh giá chế độ vận hành của xe, chúng em sử dụng 2 chỉ số: vận tốc trung bình của xe và phương sai gia tốc
a/ Đánh giá vận tốc trung bình của xe
Để đánh giá vận tốc trung bình của xe trong 2 khung giờ cao điểm và giờ bình thường, ta có đồ thị 4. 1. 2: Đồ thị vận tốc trung bình
b/ Đánh giá quan hệ phương sai gia tốc của xe và lượng tiêu thụ nhiên liệu
Đánh giá quan hệ phương sai gia tốc của xe và lượng tiêu thụ nhiên liệu thông qua đồ thị hình 4.1.3
1.3. Đánh giá quan hệ năng lượng của xe khi vận hành và lượng tiêu thụ nhiên liệu
Với mục đích cuối cùng là tối ưu hóa quá trình điều khiển của người lái, trước tiên cần tìm được chế độ vận hành tối ưu của xe khi di chuyển trong môi trường giao thông đô thị. Chế độ vận hành tối ưu chắc chắn phải giúp cho xe đạt được tính kinh tế nhiên liệu cao. Một trong những yếu tố quan trọng dẫn tới lượng tiêu thụ nhiên liệu là năng lượng của xe khi vận hành được đánh giá qua chỉ số (va )
a/ Đánh giá quan hệ tỷ lệ thời gian xe giảm tốc và tính kinh tế nhiên liệu
Có thể đánh giá quan hệ giữa tỷ lệ thời gian xe giảm tốc và lượng tiêu thụ nhiên liệu thông qua đồ thị hình 4.1.4
b/ Đánh giá quan hệ tỷ lệ thời gian xe tăng tốc ở mức trung bình và tính kinh tế nhiên liệu
Có thể đánh giá quan hệ giữa tỷ lệ thời gian xe tăng tốc ở mức trung bình và lượng tiêu thụ nhiên liệu thông qua đồ thị 4.1.5
III. Tuyến đường phố Huế
Tuyến đường phố Huế là tuyến đường vào trung tâm thành phố có mật độ phương tiện giao thông lớn,có nhiều đèn đỏ,nhiều giao cắt,nhiều cửa hàng,là tuyến đường một chiều mặt cắt ngang tương đối rộng.Để phân tích và đánh giá các thông số của xe khi đi trên tuyến đường phố huế ta thí nghiệm cho xe chạy trên tuyến đường này và có kết quả như bnagr 4.3.
3.1. Phân tích yếu tố số vòng quay động cơ
- Để đánh giá yếu tố vận hành của xe chịu tác động của môi trường giao thông đô thị ta sử dụng thông số vòng quay động cơ xe máy.Khi xe chạy trên tuyến đường chịu nhiều tác động bên ngoài như đèn đỏ,người qua đường,số lượng xe lớn dẫn đến số vòng quay động cơ luôn thay đổi phù hợp với thực tế ảnh hưởng xấu đến lượng tiêu thụ nhiên liệu.
Từ biểu đồ 4.3.1 ta thấy tại số vòng quay <1500v/phút thì %t tại giờ cao điểm lớn hơn 14.5% so với giờ bình thường,Sự chênh lệch này không lớn điều đó phản ánh mật độ lưu thông trên đường ở các cung giờ là lớn đẫn đến xe luôn hoạt động ở số vòng quay thấp
3.3.Đánh giá quan hệ phương sai gia tốc của xe và lượng tiêu thụ nhiên liệu
Ta đã biết xe chuyển động ổn định trên đường với vận tốc cố định và gia tốc ít biến đổi nhất so với giá trị kỳ vọng thì xe tiêu tốn ít nhiên liệu nhất,do vậy em xin lấy thông số phương sai gia tốc để tính toán và so sánh giữa các cung giờ khác nhau với mức tiêu thụ nhiên liệu xem có sự khác biệt
3.4. Đánh giá quan hệ năng lượng của xe khi vận hành và lượng tiêu thụ nhiên liệu
Để đánh giá năng lượng của xe khi vận hành , chúng em xin đưa ra khái niệm chỉ số (va) – là giá trị tích số giữa vận tốc tức thời và gia tốc tức thời của xe . Chỉ số này thực chất là công suất riêng của xe theo khối lượng
a/ Đánh giá quan hệ tỷ lệ thời gian xe giảm tốc và tính kinh tế nhiên liệu
Ta thấy %t(va) <0 tại giờ cao điểm là 37.12% và tại cung giờ bình thường là 30.12%,lượng nhiên liệu tại giờ cao điểm cao hơn 19% so với giờ bình thường.
b/ Đánh giá quan hệ tỷ lệ thời gian xe tăng tốc ở mức trung bình và tính kinh tế nhiên liệu
Tại giờ cao điểm %t(va) trung bình là 19.34% còn giờ bình thường là 23.97%,còn lượng nhiên liệu giờ cao điểm cao hơn 19%
IV. Tuyến đường phố Cổ Hàng Đào-chợ Đồng Xuân
Tuyến đường phố cổ là tuyến đường phức tạp tập chung buôn bán nhiều cửa hàng và mật độ người lớn.Là tuyến đường một chiều mặt cắt ngang tương đối hẹp ít đèn giao thông,ít giao cắt.Sau khi thực hiện thí nghiệm trên cung đường này em có bảng số liệu như bảng 4.4.
4.1. Phân tích thông số số vòng quay động cơ
Tuyến đường Phố cổ là tuyến đường có số lượng người đi bộ nhiều nhất,mật độ cũng tương đối lớn tại các cung giờ nó ảnh hưởng đến vận hành của xe,ở đây em xin đưa ra thông số số vòng quay động cơ để thấy rõ được ảnh hưởng của giao thông đến hoạt động của động cơ xe
4.3. Đánh giá quan hệ phương sai gia tốc của xe và lượng tiêu thụ nhiên liệu
Ta đã biết xe chuyển động ổn định trên đường với vận tốc cố định và gia tốc ít biến đổi nhất so với giá trị kỳ vọng thì xe tiêu tốn ít nhiên liệu nhất,do vậy em xin lấy thông số phương sai gia tốc để tính toán và so sánh giữa các cung giờ khác nhau với mức tiêu thụ nhiên liệu xem có sự khác biệt
Từ biểu đồ 4.4.3 ta có thể thấy giá trị phường sai gia tốc càng nhỏ thì độ lệch giữa gia tốc thực tế với gia tốc kỳ vọng càng nhỏ,như vậy xe tiết kiệm được nhiên liệu hơn.Sự biến đổi gia tốc càng lớn tức là tăng giảm liên tục một lượng lớn làm xe chuyển động không ổn định gây mất năng lượng có ích dưới dạng động năng làm tiêu tốn nhiên liệu hơn.
b/ Đánh giá quan hệ tỷ lệ thời gian xe tăng tốc với năng lượng trung bình và tính kinh tế nhiên liệu
Tại giờ bình thường %t(va) trung bình là 25,94% còn giờ cao điểm là 20.93%,lượng nhiên liệu giờ cao điểm cao hơn 25%
KẾT LUẬN
Bằng sự tập trung và cố gắng cao nhất , cùng với sự giúp đỡ và chỉ bảo tận tình của hai Thầy hướng dẫn là thầy: TS. …………..….., nhóm sinh viên chúng em đã hoàn thành đề tài nghiên cứu khoa học “Phân tích các yếu tố vận hành của xe máy trong môi trường giao thông đô thị ” . Đề tài hướng tới việc tìm ra các đặc trưng vận hành xe máy, nhằm giúp nhà thiết kế và người sử dụng hiểu rõ về phương tiện giao thông này, qua đó có cách thay đổi hoặc sử dụng phù hợp với môi trường giao thông trong đô thị , hướng tới tiết kiệm được nhiên liệu, giảm phát thải ra môi trường .
Trong đề tài này, chúng em đã thiết kế hoàn chỉnh bộ thu thập dữ liệu, tiến hành các thí nghiệm trên 4 cung đường (Trường Chinh, Đê La Thành, Phố Huế, Phố Cổ) và lưu trữ được một bộ dữ liệu đủ để tiến hành phân tích và xử lý. Sau khi xử lý các số liệu này, chúng em đã đưa ra những đánh giá kết luận về tình trạng vận hành của xe máy khi lưu thông trên cung đường cụ thể đặc trưng. Những số liệu và đánh giá này là cơ sở nền tảng ban đầu để đưa đến những thông tin có ích sau này cho nhà sản xuất và người sử dụng. Mong rằng đề tài sẽ được tiếp tục nghiên cứu để hoàn thiện hơn.
Cuối cùng, chúng em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới tập thể các Thầy trong Bộ môn Ô tô và Xe chuyên dụng – Trường Đại học Bách khoa, đặc biệt là thầy : TS. …………..….., đã giúp đỡ và tạo mọi điều kiện tốt nhất để chúng em có thể hoàn thành bản đề tài nghiên cứu khoa học này.
Chúng em xin chân thành cảm ơn!
"TẢI VỀ ĐỂ XEM ĐẦY ĐỦ ĐỒ ÁN"