BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
KHOA CƠ KHÍ & CÔNG NGHỆ

NGUYỄN THANH HÀ

TÌM HIỂU TÍNH NĂNG ỨNG DỤNG CỦA HỆ THỐNG
THIẾT BỊ KIỂM TRA CÔNG SUẤT
Ô TÔ LPS 2020 CỦA ĐỨC

Thành Phố Hồ Chí Minh
Tháng 08/2007

1


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
KHOA CƠ KHÍ & CÔNG NGHỆ

TÌM HIỂU TÍNH NĂNG ỨNG DỤNG CỦA HỆ THỐNG
THIẾT BỊ KIỂM TRA CÔNG SUẤT
Ô TÔ LPS 2020 CỦA ĐỨC

Chuyên nghành: Cơ Khí Nông Lâm

Giáo viên hướng dẫn:
Th.s BÙI CÔNG HẠNH
Th.s TRẦN MẠNH QUÝ

Sinh viên thực hiện:

NGUYỄN THANH HÀ
MSSV: 03118008

- Thành Phố Hồ Chí Minh - Tháng 08/2007 -

2


MINISTRY OF EDUCATION AND TRAINING
NONG LAM UNIVERSITY
FACULTY OF ENGINEERING & TECHNOLOGY
[\

FIND OUT CHARACTERISTIC AND APPLICATION IN
GERMANY LPS 2020 SYSTEM OF CHASSIS
DYNAMOMETER EQUITMENT
Speciality: Agricultural Engineering

Supervisor:
Master. BUI CONG HANH
Master. TRAN MANH QUY

Student:
NGUYỄN THANH HÀ
Serial number: 03118008

- Ho Chi Minh City -August/2007 -

3



LỜI CẢM TẠ

Chân thành cảm tạ:
Ban Giám Hiệu Trường Đại Học Nông Lâm Thành Phố Hồ Chí Minh. Ban Chủ
Nhiệm Khoa Cơ Khí Công Nghệ Trường Đại Học Nông Lâm Thành Phố Hồ Chí Minh
và Bộ Môn Công Nghệ Ôtô. Các Thầy Cô đã hướng dẫn và giáo dục tôi trong suốt
thời gian theo học tại trường.
Vô cùng biết ơn Thầy Thạc Sĩ Bùi Công Hạnh và Thầy Thạc Sĩ Trần Mạnh
Quý cùng Anh Phụ Trách Kỹ Thuật Vũ Đức Trung đã tận tình hướng dẫn và giúp đỡ
tôi trong suốt thời gian thực hiện đề tài.
Chân thành biết ơn các bạn cùng làm đề tài trong xưởng ô tô đã giúp đỡ tôi
trong suốt thời gian thực hiện đề tài.
Tháng 08 năm 2007
Sinh viên thực hiện
NGUYỄN THANH HÀ

4


TÓM TẮT
Được sự cho phép của Ban chủ nhiệm khoa Cơ Khí Công Nghệ cùng Thầy
Thạc Sĩ Bùi Công Hạnh và Thầy Thạc Sĩ Trần Mạnh Quý để tôi thực hiện đề tài “TÌM
HIỂU TÍNH NĂNG ỨNG DỤNG CỦA HỆ THỐNG THIẾT BỊ KIỂM TRA CÔNG
SUẤT ÔTÔ LPS 2020 CỦA ĐỨC” với những nội dung sau:
- Tìm hiểu chung hệ thống thiết bị kiểm tra công suất ôtô LPS 2020 của Đức
- Tìm hiểu cấu tạo, nguyên lý hoạt động của thiết bị.
- Tìm hiểu yêu cầu và qui trình lắp đặt của thiết bị.
- Tìm hiểu tính năng của thiết bị.
- Tìm hiểu qui trình thực hiện kiểm tra.

- Đánh giá, phân tích kết quả kiểm tra.
Nội dung đề tài đã được thực hiện trong 14 tuần, bắt đầu từ ngày 15 tháng 5 đến
30 tháng 8 năm 2007. Thực hiện tại xưởng ôtô khoa Cơ Khí Công Nghệ trường Đại
Học Nông Lâm thành phố Hồ Chí Minh - Việt Nam.
Sinh viên thực hiện

Giáo viên hướng dẫn

NGUYỄN THANH HÀ

Th.s BÙI CÔNG HẠNH

MSSV: 03118008
Th.s TRẦN MẠNH QUÝ

5


SUMMARY

With the agreement from management board of The Department of Engineering
and Technology and Masters Bui Cong Hanh and Tran Manh Quy. We carried out the
subject: “Find out characteristic and Application in Germany LPS 2020 SYSTEM of
CHASSIS DYNAMOMETER Equitment” with the following contents:
- Common study about Germany LPS 2020 SYSTEM of CHASSIS
DYNAMOMETER Equiment.
- Studying the composition and principle of equipment.
- Studying requires and installing process.
- Studying equipment features.
- Studying tester process.

- Assessing, analysis tester results.
This content wrote in 14 weeks between 15 May and 30 August 2007. The
subject performed in the auto workshop of Faclty Engineering and Technology, Nong
Lam University, Ho Chi Minh City, Viet Nam.
Student:

Supervisor:

NGUYEN THANH HA

Master. BUI CONG HANH

Serrial number: 03118008
Master.TRAN MANH QUY

6


MỤC LỤC
Trang
Cảm tạ

i

Tóm tắt

ii

Mục lục


iv

Danh mục hình ảnh

vii

Chương 1. MỞ ĐẦU
1.1 - Đặt vấn đề

1

1.2 - Mục đích đề tài

1

Chương 2. TRA CỨU TÀI LIỆU PHỤC VỤ TRỰC TIẾP ĐỀ TÀI
2.1 Mục đích, ý nghĩa, yêu cầu của công tác kiểm định xe cơ giới

2

2.1.1 Quy định của Bộ Giao Thông Vận Tải nước
Công Hoà Xã Hội Chủ Nghĩa Việt Nam về công tác kiểm định xe cơ giới

2

2.2 Cơ sở lý thuyết tính toán công suất ôtô

4

2.2.1Tính toán sức kéo của ôtô


4

2.2.2 Nhân tố động lực học của Ôtô

11

2.2.3 Tính tóan sức kéo của Ôtô
2.2.4 Tìm hiều quy trình chung và các máy móc, thiết bị
dùng trong công tác kiểm tra công suất ôtô.

19

2.3 Tìm hiểu các quy định khi sử dụng máy kiểm tra công suất
ôtô và thiết bị dùng trong công tác kiểm định công suất ôtô.

20

2.3.1 Phương pháp thử độ chính xác của thiết bị đo tốc độ.

20

2.3.2 Các qui định khi sử dụng máy kiểm tra công suất ôtô
7


LPS 2020 hãng Cartec của Đức

21


2.3.3 Giới thiệu chung về thiết bị kiểm tra công suất động cơ
LPS 2020 của Đức.

22

2.4 Thiết lập thông số (setting) của chương trình kiểm tra công suất
ô tô LPS 2020 của Đức

28

Chương 3. PHƯƠNG PHÁP VÀ PHƯƠNG TIỆN
3.1 Nơi thực hiện đề tài

31

3.2 Phương tiện thực hiện

31

3.3 Phương pháp thực hiện

31

Chương 4. THỰC HIỆN ĐỀ TÀI - KẾT QUẢ THẢO LUẬN
4.1 Lắp đặt thiết bị kiểm tra công suất ôtô LPS 2020

34

4.1.1 Yêu cầu của việc lắp đặt


34

4.1.2 Sơ đồ mặt bằng, bố trí các cụm trong dây truyền kiểm định
công suất ôtô LPS 2020 của Đức.

36

4.1.3 Mục đích sử dụng của thiết bị kiểm tra ôtô LPS 2020 của Đức

36

4.1.4 Mô tả cấu tạo và nguyên lý hoạt động của thiết bị kiểm tra
công suất ôtô LPS 2020 của Đức

37

4.2 Quy trình cài đặt và hướng dẫn cách sử dụng chương trình của
thiết bị kiểm tra công suất ôtô LPS 2020 của Đức
38
4.2.1Quy trình cài đặt

38

4.2.2 Hướng dẫn phương pháp sử dụng chương trình của thiết bị
kiểm tra công suất động cơ LPS 2020 của Đức

38

4.3 Quy trình kiểm tra chung của thiết bị kiểm tra công suất ôtô
LPS 2020 của Đức


53

4.4 Thực hiện quy trình kiểm tra công suất ôtô bằng LPS 2020

59

4.4.1 An toàn lao động.

59

4.4.2 Kiểm tra và bảo dưỡng thiết bị LPS 2020 của Đức

60

4.4.3 Các bước thực hiện

61
8


4.4.4 Hình ảnh và kết quả kiểm định một Ôtô.

63

4.4.5 Đánh giá quá trình kiểm định công suất ôtô.

65

5. KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ

5.1 Kết luận

66

5.2 Đề nghị
TÀI LIỆU THAM KHẢO
PHỤ LỤC

9


DANH MỤC HÌNH ẢNH CÓ TRONG ĐỀ TÀI

Số thứ tự

Trang

Hình 2.1: Đồ thị cân bằng công suất của ôtô…………………………….

7

Hình 2.2: Đồ thị cân bằng công suất của ôtô……………………………

8

Hình 2.3: Đồ thị cân bằng lực kéo của ôtô………………………………

11

Hình 2.4: Đồ thị nhân tố động lực học của ôtô…………………………


13

Hình 2.5: Vùng sử dụng đồ thị nhân tố động lực học D theo điều kiện
bám của bánh xe chủ động và đều kiện sức cản của mặt đường………

14

Hình 2.6: Cặp ru lô của thiết bị kiểm tra công suất LPS 2020…………

23

Hình 2.7: Thắng điện hình xoắn ốc……………………………………

23

Hình 2.8: Cặp cản bánh xe……………………………………………

24

Hình 2.9: Dụng cụ Nâng - Hạ khí nén…………………………………

24

Hình 2.10a:Cảm biến số vòng quay……………………………………

24

Hình 2.10b:Cảm biến nhiệt độ nhớt……………………………………


24

Hình 2.10c: Cảm biến khí nén…………………………………………

25

Hình 2.11: Neo sàn……………………………………………………

25

Hình 2.12: Remote……………………………………………………

25

Hình 2.13: Màn hình hiển thị và tủ điều khiển trung tâm LPS 2020…

27

Hình 2.14a: bên ngoài tủ điều khiển…………………………………

27

Hình 2.14b: bên trong tủ điều khiển…………………………………

27

10


Chương 1

MỞ ĐẦU
1.1 - Đặt vấn đề.
Hiện nay, với sự phát triển mạnh mẽ của khoa học công nghệ, bước tiến vũ bão
của công nghệ thông tin, những loại máy móc cực kỳ hiện đại đã và đang được các
chuyên gia chuyên ngành nghiên cứu và cho ra đời. Những thiết bị này sẽ sớm thay thế
con người để phát hiện ra những hỏng hóc tận trong những nơi mà bàn tay con người
không với tới được. Điều đặc biệt là chúng ta sẽ không còn phải mất thời gian và công
sức để tháo rời từng bộ phận xe ra để tìm nơi hỏng hóc.
Một trong những phương tiện hữu hiệu mà nhà nước ta đang ứng dụng triệt để
nhằm kiểm soát tình trạng sử dụng ôtô của con người chính là Máy kiểm tra công suất
Ôtô. Đây là thiết bị được coi là quan trọng hàng đầu bởi công suất của một xe ôtô sẽ
cho thấy được chiếc xe đó hoạt động tốt và hiệu quả thế nào.

1.2 - Mục đích đề tài.
Được sự cho phép của Ban chủ nhiệm khoa Cơ Khí Công Nghệ và dưới sự hướng
dẫn trực tiếp của Thầy Thạc sĩ Bùi Công Hạnh và Thầy Thạc sĩ Trần Mạnh Quý cùng
bộ môn Công Nghệ Ôtô tôi thực hiện đề tài: “TÌM HIỂU TÍNH NĂNG ỨNG DỤNG
CỦA HỆ THỐNG THIẾT BỊ KIỂM TRA CÔNG SUẤT ÔTÔ LPS 2020 CỦA
ĐỨC” với mục đích:
- Tìm hiểu chung hệ thống thiết bị kiểm tra công suất ôtô LPS 2020 của Đức
- Tìm hiểu cấu tạo, nguyên lý hoạt động của thiết bị.
- Tìm hiểu yêu cầu và qui trình lắp đặt của thiết bị.
- Tìm hiểu tính năng của thiết bị.
- Tìm hiểu qui trình thực hiện kiểm tra.
- Đánh giá, phân tích kết quả kiểm tra.
Do trình độ và thời gian có hạn nên đề tài chắc chắn còn có chỗ thiếu sót. Mong
được sự đóng góp của quý Thầy Cô và các bạn để đề tài được tốt hơn.

11



Chương 2
TRA CỨU TÀI LIỆU SÁCH BÁO PHỤC VỤ TRỰC
TIẾP CHỦ ĐỀ ĐỀ TÀI
2.1 Mục đích, ý nghĩa, yêu cầu của công tác kiểm định xe cơ giới:
2.1.1 Quy định của Bộ Giao Thông Vận Tải nước Công Hoà Xã Hội Chủ
Nghĩa Việt Nam về công tác kiểm định xe cơ giới:
a. Mục đích và ý nghĩa kiểm định xe:
™

Đăng kiểm phương tiện cơ giới đường bộ là điều kiện bắt buộc:

Rất nhiều chủ phương tiện sau khi đăng ký xong biển số xe của mình coi như đã
hoàn thành trách nhiệm trước pháp luật, họ tự coi như chiếc xe đã đủ thủ tục chạy trên
đường. Điều này không đúng, tại điều 48 Luật Giao Thông Đường Bộ quy định điều
kiện tham gia giao thông của xe cơ giới đã nêu: “Xe ôtô đúng kiểu loại được phép
tham gia giao thông phải đảm bảo các Tiêu Chuẩn Chất Lượng, An Toàn Kỹ Thuật Và
Bảo Vệ Môi Trường…” đồng thời “… Xe cơ giới phải có đăng ký và gắn biển số do
cơ quan nhà nước có thẩm quyền cấp” do đó để xe bảo đảm tiêu chuẩn an toàn kỹ
thuật và bảo vệ môi trường thì tại khoản 3 điều 50 của Luật Giao Thông Đường Bộ đã
quy định rõ “Xe ôtô tham gia giao thông đường bộ phải được kiểm tra định kỳ về an
toàn kỹ thuật và bảo vệ môi trường”.
Việc kiểm tra định kỳ về an toàn kỹ thuật và bảo vệ môi trường đối với phương -tiện giao thông cơ giới đường bộ là việc tiến hành kiểm tra đánh giá trạng thái an toàn
kỹ thuật và bảo vệ môi trường của xe theo tiêu chuẩn và quy định hiện hành để chứng
nhận phương tiện giao thông cơ giới đường bộ có đủ điều kiện tham gia giao thông
đừơng bộ.

™

Phát hiện kịp thời những hư hỏng bất thường, ngăn chặn những nguy

cơ tai nạn:
12


Từ những dấu hiệu bất thường như: những tiếng gõ lạ, nhiệt độ động cơ cao bất
thường, sự sai lệch của đồng hồ báo…, qua kiểm định sẽ đưa ra những dự đoán chính
xác nguyên nhân hư hỏng, tìm ra cách khắc phục, phòng tránh các nguy cơ tai nạn.
b. Yêu cầu của công tác kiểm định:
• Đối với trạm đăng kiểm:
Trạm đăng kiểm phải thỏa mãn tiêu chuẩn trạm đăng kiểm xe cơ giới 22TCN
226-01 hoặc tương tự của bộ giao thông vận tải, đội ngũ nhân viên phải qua đào tạo
chuyên nghành và được cập thẻ kiểm định viên.
• Đối với chủ phương tiện xe cơ giới:
Đối với chủ phương tiện sở hữu một chiếc xe mới được cấp biển số và đăng
kiểm lần đầu tiên thì buộc phải đưa phương tiện không tải tới trung tâm đăng kiểm đặt
tại địa phương nơi phương tiện biển số để làm thủ tục quản lý cấp sổ chứng nhận kiểm
định và thực hiện kiểm định. Còn từ lần đăng kiểm thứ hai trở đi bạn có thể đưa
phương tiện đi tới bất kể trung tâm nào trong mạng lưới thống nhất 80 trung tâm đăng
kiểm thuộc bộ giao thông vận tải.
“Việc lưu hành trên đường không thông qua kiểm định hoặc giấy chứng nhận
kiểm định quá thời hạn là hành vi vi phạm pháp luật..” (Trích điểm, khoản 4, khoản 8,
khoản 10 điều 20 Nghị Định 15/2003/NĐ - Ngày 19/02/2003.
Các lưu ý:
Các giấy tờ cần có khi đưa phương tiện đi kiểm định:
+ Giấy chứng nhận đăng ký biển số do cơ quan nhà nước có thẩm quyền cấp.
+ Giấy chứng nhận tham gia bảo hiểm trách nhiệm dân sự của chủ phương tiện
có hiệu lực.
+ Sổ chứng nhận kiểm định cùng giấy chứng nhận và tem kiểm định còn hiệu
lực (với xe cơ giới kiểm định định kì).
+ Các giấy tờ liên quan khác phù hơp với nội dung, yêu cầu kiểm định.

Sau khi cải tạo hoặc thay đổi chủ, đổi biển đăng ký thì chủ phương tiện phải đưa
xe đến kiểm định tại trạm quản lý sổ để thay đổi, bổ sung nội dung ghi trong sổ chứng
nhận kiểm định.
Hồ sơ để thay đổi, bổ xung nội dung ghi trong sổ gồm:
+ Các giấy tờ khi kiểm định thông thường.
13


+ Hồ sơ cải tạo theo quy định cải tạo của Bộ Giao Thông Vận Tải (nếu có).
Khi thay đổi sở hữu: Chủ cũ của phương tiện phải có trách nhiệm bàn giao sổ
chứng nhận kiểm định cho chủ mới của phương tiện.
Khi chuyển vùng đăng ký chủ phương tiện cần mang theo giấy chuyển vùng hoặc
giấy chứng nhận đăng ký mới của cơ quan công an cấp đến trạm quản lý sổ để nhận hồ
sơ quản lý phương tiện, sau đó chuyển hồ sơ này đến trung tâm kiểm định tại địa
phương đăng ký mới để làm thủ tục kiểm định (Theo quy định của quyết định
149/2001ĐK ngày 14/12/2001).
2.2 Cơ sở lý thuyết tính toán công suất ôtô
2.2.1Tính toán sức kéo của ôtô
2.2.1.1 Sự cân bằng công suất của ôtô
•

Phương trình cân bằng công suất của ôtô

Công suất của động cơ phát ra sau khi đã tiêu tốn đi một phần cho ma sát trong
hệ thống truyền lực, phần còn lại là dùng để khắc phục lực cản lăn, lực cản không khí,
lực cản dốc, lực cản quán tính. Biểu thức cân bằng giữa công suất phát ra của động cơ
và các dạng của công suất cản kể trên được gọi là “Phương trình cân bằng công suất
của ôtô” khi chúng chuyển động. Phương trình cân bằng công suất tổng quát biểu thị
như sau:
Ne = Nt + Nf + Nw ± Ni ± Nj


(2 - 1)

Ở đây:
Ne – công suất phát ra của động cơ
Nt - công suất tiêu hao hao ma sát trong hệ thống truyền lực
Nf – công suất tiêu hao để thắng lực cản lăn
Nw - công suất tiêu hao để thắng lực cản không khí
Ni - công suất tiêu hao để thắng lực cản dốc
Nj - công suất tiêu hao để thắng lực cản quán tính
Trong phương trình (2 - 1) công suất tiêu hao cho ma sát trong hệ thống truyền
lực Nt và công suất tiêu hao cho lực cản lăn Nf luôn luôn có giá trị “dương”, còn khi
ôtô chuyển động lên dốc thì công suất tiêu hao cho lực cản dốc Ni có giá trị “dương”
và ngược lại khi chuyển động xuống dốc thì có giá trị “âm”. Công suất tiêu hao cho
lực cản quán tính Nj có giá trị “dương” khi ôtô chuyển động tăng tốc và ngược lại
14


chúng có giá trị “âm” khi ôtô chuyển động giảm tốc. Công suất tiêu hao cho lực cản
không khí Nw có giá trị “dương” khi ôtô chuyển động không có gió và có gió ngược
chiều hoặc cùng chiều gió nhưng vận tốc của ôtô lớn hơn vận tốc của gió.
Phương trình (2 - 1) cũng có thể biểu thị sự cân bằng công suất tại bánh xe chủ
động của ôtô như sau :
Nk = Ne – Nt = Nf + Nw ± Ni ± Nj

(2 - 2)

Ở đây :
Nk - công suất của động cơ phát ra tại bánh xe chủ động.
Nk = (Ne – Nt) = Ne*η t


(2 - 3)

Ở đây :
η t - hiệu suất của hệ thống truyền lực.

Phương trình (2 - 1) được biểu thị dưới dạng khai triển như sau :
Ne = Ne*(1 - η t ) + G*f*v*cosα ± G*v*sinα + W*v3 ±

G
* δ i *v*j
g

(2 -4)
Ở đây :
Công suất tiêu hao cho lực cản lăn Nf là :
Nf = G*f*v*cosα
Trong đó :
G - trọng lượng của ôtô
F - hệ số cản lăn
V - vận tốc của ôtô
α - góc dốc của mặt đường
Công suất tiêu hao cho lực cản không khí Nw là :
Nw = W*v3
Trong đó :
W - nhân tố cản của không khí.
Công suất tiêu hao cho lực cản dốc Ni là:
Ni = G*v*sinα
Tổng công suất tiêu hao cho lực cản lăn và lực cản dốc được gọi là công suất tiêu
hao cho lực cản của măt đường :

15


NΨ = Nf ± Ni
Công suất tiêu hao cho lực cản quán tính Nj là:
G
* δ i *v*j
g

Nj =
Trong đó:

G
= m - khối lượng của ôtô
g

g - gia tốc trọng trường
j - gia tốc của ôtô
δ i - hệ số tính đến ảnh hưởng của các khối lượng quay của các chi tiết trong

động cơ, hệ thống truyền lực và các bánh xe và gọi là hệ số khối lượng quay.
Trong trường hợp ôtô chuyển động trên đường bằng (α = 0), không có gia tốc (j
= 0) thì phương trình cân bằng công suất (2 - 1) có dạng sau:
Ne = Nt + Nf + Nw =

1

ηt

*(Nf + Nw)


(2 - 5)

Phương trình (4 - 5) có dạng khai triển như sau:
Ne =
•

1

ηt

(f*G*v + W*v3)

(2 - 6)

Đồ thị cân bằng công suất của ôtô

Phương trình cân bằng công suất của ôtô có thể biểu diễn bằng đồ thị. Chúng
được xây dựng theo quan hệ giữa công suất phát ra của động cơ và các công suất cản
trong quá trình ôtô chuyển động, phụ thuộc vào vận tốc chuyển động của ôtô, nghĩa là
N = f(v). Chúng ta đã biết giữa số vòng quay của trục khuỷu động cơ ne và vận tốc
chuyển động của ôtô v có quan hệ phụ thuộc bậc nhất và được biểu thị bằng biểu thức:

v=

2 * π * ne * rb
60 * it

m
s


(2 – 7)

Ở đây :
ne - số vòng quay của trục khuỷu động cơ (v/ph).
rb - bán kính của bánh xe (m)
it - tỷ số truyền của hệ thống truyền lực

16


Vì vậy chúng ta cũng có thể biểu thị quan hệ giữa công suất theo số vòng quay
của trục khuỷu động cơ, nghĩa là N = f(ne).
Đồ thị biểu thị quan hệ giữa công suất phát ra của động cơ và các công suất cản
trong quá trình ôtô chuyển động phụ thuộc với vận tốc chuyển động của ôtô hoặc số
vòng quay của trục khuỷu động cơ được
gọi là đồ thị cân bằng công suất của ôtô
(hình 2.1).
Trên trục hoành của đồ thị, ta đặt các
giá trị của vận tốc chuyển động v hoặc các
số vòng quay của trục khuỷu động cơ, còn
trên trục tung đặt các giá trị công suất phát
ra của động cơ Ne, công suất phát ra tại
bánh xe chủ động Nk ở các tỷ số truyền
khác nhau của hộp số (giả sử ta xây

Hình 2.1: Đồ thị cân bằng công suất
của ôtô

dựng đồ thị có 3 số truyền của hộp số).

Sau đó lập các đường cong của các
công suất cản khi ôtô chuyển động NΨ và Nw.

Nếu hệ số cản lăn của mặt đường f là không đổi khi ôtô chuyển động với vận tốc
v ≤ 16,7 ÷ 22 m/s và góc dốc của mặt đường α cũng không thay đổi thì đường công
suất cản NΨ là một đường phụ thuộc bậc nhất vào vận tốc v, còn nếu hệ số cản lăn thay
đổi phụ thuộc vào vận tốc chuyển động của ôtô thì đường N Ψ là một đường cong N Ψ
= f(v). Đường công suất cản của không khí N w là một đương cong bậc ba theo vận tốc
v và tương ứng với mỗi một ôtô thì nhân tố cản của không khí W là không đổi.
Nếu đặt các giá trị của đường cong N w = f(v) lên trên đường cong N Ψ = f(v), ta
được đường cong tổng công suất cản khi ôtô chuyển động ( N Ψ + Nω ) .
Như vậy ứng với các vận tốc khác nhau thì các tung độ nằm giữa đường cong
tổng công suất cản và trục hoành sẽ tương ứng với công suất tiêu hao để khắc phục sức
cản của mặt đường và sức cản của không khí. Các tung độ nằm giữa đường cong tổng
công suất cản N Ψ + Nω và đường cong công suất của động cơ phát ra tại bánh xe chủ

17


động Nk là công suất dự trữ của ôtô và được gọi là công suất dư Nd nhằm để khắc phục
sức cản dốc khi độ dốc tăng lên hoặc để tăng tốc ôtô.
Giao điểm A giữa đường cong công suất của động cơ phát ra tại bánh xe chủ
động Nk và đường cong tổng công suất cản N Ψ + Nω chiếu xuống trục hoành sẽ cho ta
vận tốc lớn nhất của ôtô vmax ở loại đường đã cho, khi đó công suất dự trữ của ôtô
không còn, nghĩa là ôtô không khả năng tăng tốc nữa.
Cần chú ý rằng vận tốc lớn nhất của ôtô sẽ đạt được khi ôtô sẽ chuyển động đều
trên đường bằng (α = 0) và bướm ga đã mở hết
hoặc thanh răng của bơm cao áp đã kéo hết và ở
số truyền cao nhất của hộp số. Nếu ôtô muốn
chuyển động đều (ổn định), cũng trên loại

đường đó với vận tốc nhỏ hơn vận tốc lớn nhất
v max thì người lái cần đóng bớt bướm ga hoặc

trả thanh kéo nhiên liệu về cho tương ứng, mặt
khác có thể phải trả về số thấp hơn của hộp số.
Ví dụ, để ôtô chuyển động với vận tốc
Hình 2.2: Đồ thị cân bằng công suất
của ôtô

v1 thì người lái cần phải giảm ga hoặc

trả bớt thanh răng về, nhằm cho đường

cong N k giảm xuống và cắt đường cong, tổng công suất cản tại điểm A' , khi chiếu
xuống trục hoành, ta được vận tốc v1 (hình 2.2), đường chấm chấm trên đồ thị là
đường cong N 'k khi đã giảm bướm ga hoặc trả bớt thanh răng về.
•

Mức độ sử dụng công suất động cơ.

Nhằm nâng cao chất lượng sử dụng ôtô và giảm tiêu hao nhiên liệu, ta cần lưu ý
đến việc sử dụng công suất động cơ trong từng điều kiện chuyển động khác nhau của
ôtô. Về phương diện này, người ta đưa ra khái niệm “mức độ sử dụng công suất động
cơ” và ký hiệu bằng chữ YN. Mức độ sử dụng công suất động cơ là tỷ số công suất cần
thiết để ôtô chuyển động đều (ổn định) với công suất của động cơ phát ra tại các bánh
xe chủ động Nk khi mở hoàn toàn bướm ga hoặc kéo hết thanh răng nhiên liệu. Ta có :
YN =

N Ψ + Nω N Ψ + Nω
=

Nk
N e .ηt

(2 - 8)

18


Qua biểu thức trên, ta có nhận xét rằng : chất lượng của mặt đường càng tốt (hệ
số cản tổng cộng Ψ của đường giảm) và vận tốc của ôtô càng nhỏ thì công suất động
cơ được sử dụng càng nhỏ khi tỷ số truyền của hộp số càng lớn, do đó làm cho hệ số
sử dụng công suất động cơ YN càng nhỏ.
Mức độ sử dụng công suất động cơ càng giảm xuống sẽ càng gây ra sự tăng tiêu
hao nhiên liệu của ôtô.
2.2.1.2 Cân bằng lực kéo của ôtô
•

Phương trình cân bằng lực kéo

Lực kéo tiếp tuyến ở các bánh xe chủ động của ôtô được sử dụng để khắc phục
các lực cản chuyển động sau đây: lực cản lăn, lực cản dốc, lực cản không khí, lực quán
tính. Biểu thức cân bằng giữa lực kéo tiếp tuyến ở các bánh xe chủ động và tất cả các
lực riêng biệt được gọi là phương trình cân bằng lực kéo của ôtô.
Trong trường hợp tổng quát, ta biểu thị như sau :
Pk = P f ± Pi + Pω ± Pj

(2 - 9)

Ở đây :
Pk - lực kéo tiếp tuyến phát ra ở các bánh xe chủ động

Pf - lực cản lăn
Pi - lực cản dốc
Pω - lực cản không khí
Pj - lực cản quán tính

Trong phương trình (2 - 9), lực cản lăn luôn luôn có giá trị “dương”. Lực cản dốc
có giá trị “dương” khi ôtô chuyển động lên dốc và có giá trị “âm” khi ôtô chuyển động
xuống dốc. Lực cản không khí có giá trị “dương” khi ôtô chuyển động không có gió
hoặc có gió ngược chiều hoặc có gió cùng chiều chuyển động với ôtô nhưng vận tốc
của gió nhỏ hơn vận tốc của bản thân ôtô. Lực cản quán tính có giá trị “dương” khi ôtô
chuyển động tăng tốc và có giá trị “âm “ khi ô tô chuyển động giảm tốc.
Phương trình (2 - 9) được biểu diễn dưới dạng khai triển như sau:
M e * it *η t
G
= f * G * cos α ± G * sin α + W * v 2 ± * δ i * j
rb
g

Ở đây:
Me -mômen xoắn của động cơ
19

(2 -10)


rb -bán kính của bánh xe chủ đông
Theo phương trình (2 - 9), nếu ta tổng hợp hai lực cản lăn Pf và lực cản dốc Pi,
ta sẽ được lực cản tổng cộng của đường và biểu thị như sau:

Pψ = Pf ± Pi

Hay:
Pψ = f * G * cos α ± G * sin α = G * ( f * cos α ± sin α )
Pψ = ψ * G

(2 -11)

Ở đây:
Pψ - lực cản tổng cộng của đường
Ψ - hệ số cản tổng cộng của đường
Trong đó:
ψ = f ±i

(2 -12)

Ở đây
i - độ dốc của mặt đường, i ≈ tgα
Trong biểu thức (2 -12), độ dốc i có giá trị “dương” khi ô tô chuyển động lên dốc
và có giá trị “âm” khi ô tô chuyển động xuống dốc. Vì vậy giá trị hệ số cản tổng cộng
của mặt đường ψ có giá trị “âm” khi ô tô chuyển động xuống dốc mà giá trị của độ dốc
i lớn hơn giá trị của hệ số cản lăn f, nghĩa là i > f.
Ta xem xét trường hợp ô tô chuyển động đều (ổn định), trên mặt đường nằm
ngang, nghĩa là: j = 0, α = 0 thì phương trình cân bằng lực biểu kéo được biểu thị
như sau:
Pk = Pf + Pw

(2 -13)

Hay:
M e * it *ηt
= f * G + W * v2

rb

•

Đồ thị cân bằng lực kéo

Phương trình cân bằng lực kéo của ô tô có thể biểu diễn bằng đồ thị. Chúng ta
xây dựng quan hệ giữa lực kéo phát ra tại các bánh xe chủ động Pk và các lực cản
chuyển động phụ thuộc vào vận tốc chuyển động của ô tô v, nghĩa là : p = f(vTrên
trục tung ta đặt các giá trị của lực, trên trục hoành ta đặt các giá trị của vận tốc.
20


Đồ thị biểu diễn quan hệ giữa các lực
nói trên và vận tốc và vận tốc chuyển động
của ô tô, được gọi là đồ thị cân bằng lưc kéo
của ô tô ( hình 2.3)
Trên trục hoành của đồ thị, ta đặt các
giá trị vận tốc chuyển động của ôtô v. Trên
trục tung ta đặt các giá trị của lực kéo tiếp
tuyến ứng với các số truyền khác nhau của
hộp số PkI, PkII, PkIII …..(giả sử ta xây dựng
đồ thị với hộp số có ba số truyền số với 3 là
số truyền thẳng: ih3 = 1) . Hình dạng của
đường cong lực kéo tiếp tuyến Pk giống như

Hình 2.3: Đồ thị cân bằng lực
kéo của ôtô

dạng đường cong mô men xoắn của động cơ

Me:
Pkn =

M e * itn *ηt
rb

Ở đây:
Pkn - lưc kéo tiếp tuyến phát ra ở các bánh xe chủ động là số thứ n của hộp số.
itn - tỷ số truyền của hệ thống truyền lực ở số thứ n.
Sau đó ta xây dựng đường lực cản của mặt đường Pψ = f(v). Nếu hệ số cản lăn và
độ dốc của mặt đường không đổi thì đường lực cản tổng cộng của mặt đường Pψ là
một đuờng nằm ngang vì chúng phụ thuộc vào vận tốc chuyển động của ô tô (đường
song song với trục hoành).
Tại điểm A là giao điểm giữa đường cong của lực kéo tiếp tuyến Pk ở số truyền
cao nhất của hộp số và đường cong lực cản tổng hợp Pψ + Pω ở loại đường đã cho, tại
đây ô tô không còn khả năng tăng tốc và khắc phục độ dốc cao hơn.
Sử dụng đồ thị cân bằng lực kéo của ô tô (hình 2.3) có thể xác định được các chỉ
tiêu động lực học của ô tô khi chuyển động ổn định

21


2.2.2 Nhân tố động lực học của Ôtô
2.2.2.1 Nhân tố động lực học
Khi so sánh tính chất động lực học của các loại ôtô khác nhau và ứng với các
điều kiện làm việc của ôtô trên các loại đường khác nhau, người ta mong muốn có một
thông số mà nó thể hiện được ngay tính chất động lực học của ôtô.
Trong phương trình cân bằng lực kéo (2 - 10) đã đưa vào được các nhân tố đặc
trưng cho tính chất động lực học của ôtô như: hệ số cản của mặt đường ψ (ψ = f ± i ),
tốc độ chuyển động của ôtô v và gia tốc của ôtô j, nhưng trong biểu thức này lại có một

loạt các thông số kết cấu của ôtô như Mômen xoắn của động cơ Me, trọng lượng của
ôtô G, nhân tố cản của không khí W… Do vậy phương trình (2 - 10) không thuận lợi
để đánh giá các loại ôtô khác nhau. Bởi vậy cần có thông số đặc trưng tính chất động
lực học của ôtô mà các chỉ số kết cấu không có mặt trong thông số đó. Thông số đó là
nhân tố động lực học của ôtô.
Nhân tố động lực học của ôtô là tỷ số giữa lực kéo tiếp tuyến Pk trừ đi lực cản
không khí Pw và chia cho trọng lượng toàn bộ của ôtô. Tỳ số này ký hiệu bằng chữ
“D”.
D=

⎞ 1
Pk − Pw ⎛ M e * it *ηt
= ⎜⎜
− W * v 2 ⎟⎟ *
G
rb
⎝
⎠ G

(2 – 14)

Qua biểu thức (2 – 14), ta nhận thấy rằng trị số của nhân tố động lực học D chỉ
phụ thuộc vào các thông số kết cấu của ôtô, vì vậy nó có thể xác định cho mỗi ôtô cụ
thể.
Khi ôtô chuyển động ở số thấp (tỷ số truyền của hộp số lớn) thì nhân tố động lực
học sẽ lớn hơn so với khi ôtô chuyển động ở số cao (tỷ số truyền của hộp số nhỏ hơn)
vì lực kéo tiếp tuyến ở số thấp sẽ lớn hơn và lực cản không khí sẽ nhỏ hơn so với số
cao.
Để xem mối liên hệ giữa nhân tố động lực học D với điều kiện chuyển động của
ôtô, nếu từ vế phải của phương trình (2 – 10), ta chuyển lực cản không khí sang vế bên

trái và chia cả hai vế của phương trình cho trọng lượng toàn bộ của ôtô, ta nhận đuợc
biểu thức sau đây:

22


M e * it *η t
G
− W * v 2 G * ( f * cos α ± sin α ) ± * δ i * j
rb
g
D=
=
G
G

Kết hợp với biểu thức(2 - 11) ta được:
M e * it *ηt
− W * v2
δ
rb
D=
=ψ ± i * j
G
g

(2 – 15)

Qua biểu thức (2 – 15), ta có nhận xét sau đây: nhân tố động lực học D của ôtô
thể hiện khả năng ôtô thắng lực cản tổng cộng và khả năng tăng tốc.

Khi ôtô chuyển động đều (ổn định), nghĩa là gia tốc của nó j=0 thì giá trị của
nhân tố động lực học bằng hệ số cản tổng cộng của mặt đường, nghĩa là D = ψ . Cũng
như vậy, khi ôtô chuyển động đều j=0 và trên đường bằng i=0 thì giá trị nhân tố động
lực học bằng hệ số cản lăn, nghĩa là D = f , giá trị này có được khi ôtô chuyển động ở
số truyền cao nhất của hộp số và động cơ làm việc ở chế độ toàn tải, tại đó ta nhận
được vận tốc lớn nhất của ôtô vmax.
Các trị số nhân tố động lực học D = ψ , Dmax và vận tốc lớn nhất của ôtô vmax là
các chỉ tiêu đặc trưng cho tính chất động lực học của ôtô khi chuyển động đều (ổn
định).
Để duy trì cho ôtô chuyển động, chúng phải thoả mãn điều kiện sau đây:
Dϕ ≥ D ≥ ψ

•

(2 – 16)

Đồ thị nhân tố động lực học:

Nhân tố động lực học của ôtô D có thể
biểu diễn bằng đồ thị. Đồ thị nhân tố động lực
học D biểu thị mối quan hệ phụ thuộc giữa nhân
tố động lực học và vận tốc chuyển động của
ôtô, nghĩa là D = f (v) , khi ôtô có tải trọng đầy
và động cơ làm việc với chế độ toàn tải được
thể hiện trên (hình 2.4), (đồ thị có 4 số truyền
của hộp số) và được gọi là đồ thị nhân tố động
lực học của ôtô
Hình 2.4: Đồ thị nhân tố động lực
học của ôtô
23



Trên trục tung, ta đặt các giá trị của nhân
tố động lực học D, trên trục hoành, ta đặt các
giá trị vận tốc chuyển động của ôtô v.

Hình 2.5: Vùng sử dụng đồ thị
nhân tố động lực học D theo điều
kiện bám của bánh xe chủ động
và đều kiện sức cản của mặt
đường
2.2.2.2 Sử sụng đồ thị nhân tố động lực học.
•

Xác định vận tốc lớn nhất của ôtô.

Ta biết rằng khi ôtô chuyển động đều (ổn định) nghĩa là j = 0 thì tung độ mỗi
điểm của đường cong nhân tố động lực học D ở các số truyền khác nhau chiếu xuống
trục hoành sẽ xác định vận tốc vmax của ôtô ở loại đường với hệ số cản tổng cộng đã
cho.
Ví dụ: Xác định vận tốc lớn nhất của ôtô trên loại đường có hệ số cản ψ
(hình 2.5) ta theo trục tung của đồ thị nhân tố động lực học vạch một đường ψ = f (v) ,
đường này cắt đường nhân tố động lực học D2 tại điểm A, chiếu điểm A xuống trục
hoành ta xác định được vận tốc lớn nhất của ôtô vmax ở vận tốc này hoàn toàn thoả
mãn điều kiện D = ψ
Nếu đường cong nhân tố động lực học hoàn toàn nằm phía trên đường hệ số cản
tổng cộng của mặt đường ψ 1 (đường 1’– 1) thì ôtô không có khả năng chuyển động
đều (ổn định) khi động cơ làm việc ở chế độ toàn tải. Để thoả mãn điều kiện này thì
chúng ta có thể giải quyết bằng 2 cách sau đây:
24



+ Cách thứ nhất là người lái có thể chuyển sang số cao hơn của hộp số để cho
đường cong nhân tố động lực học ở số cao hơn. Cắt đường hệ số cản tổng cộng của
mặt đường ψ ở phần làm việc ổn định trên đường nhân tố động lực học.
+ Cách thứ hai là người lái cần giảm ga hoặc trả về bớt thanh răng của bơm cao
áp để giảm bớt công suất của động cơ. Nếu không giải quyết bằng một trong hai biện
pháp trên thì sẽ xảy ra hiện tượng tăng tốc của ôtô.
Trong trường hợp ôtô chuyển động đều (ổn định) tức j = 0 và trên loại đường tốt,
nằm ngang α = 0 , hệ số cản tổng cộng của mặt đường sẽ chính bằng hệ số cản lăn:
ψ = f . Giao điểm A của đường hệ số cản lăn f và đường cong nhân tố động lực học D3

chiếu xuống trục hoành xác định được vận tốc lớn nhất của ôtô vmax ở số truyền cao
nhất và động cơ làm việc ở chế độ toàn tải.
2.2.3 Tính toán sức kéo của ô tô
2.2.3.1 Các dạng thông số
Khi tính toán sức kéo của ô tô, người thiết kế cần phân biệt ba dạng thông số:
Các thông số cho trước
Các thông số chọn
Các thông số tính toán
•

Các thông số cho trước

Các thông số cho trước bao gồm:
¾

Loại ô tô: ô tô vận tải, ô tô chở khách, ô tô con (một cầu chủ

động, hoặc tất cả các cầu đều là chủ động).

¾

Trọng tải hữu ích Ge hoặc số hành khách.

¾

Tốc độ lớn nhất của ô tô vmax hoặc số truyền cao.

¾

Hệ số cản của mặt đường ψ tương ứng với vận tốc cao nhất.

¾

Hệ số cản lớn nhất của mặt đường mà ô tô có thể khắc phục được

ở số I là ψ hoặc Dmax.
¾

Loại động cơ dùng trên ô tô (động cơ xăng hoặc động cơ Diesel).

¾

Loại hệ thống truyền lực.

Chú ý: Khi thiết kế ô tô vận tải thì hệ số cản tổng cộng của mặt đường ψ cần
cho lớn hơn môt ít so với hệ số cản tổng cộng khi ô tô chuyển động ứng với vận tốc
25