BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
NGUYỄN ĐỨC KHÁNH
NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG MÔ HÌNH TIÊU HAO
NHIÊN LIỆU CHO XE MÁY TRONG ĐIỀU KIỆN
LÁI THỰC
Ngành: Kỹ thuật ô tô
Mã số: 9520130
TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT Ô TÔ
Hà Nội – 2025
Công trình được hoàn thành tại:
Đại học Bách khoa Hà Nội
Người hướng dẫn khoa học: GS.TS. Lê Anh Tuấn
TS. Nguyễn Thị Yến Liên
Phản biện 1: PGS.TS Trần Quang Vinh
Phản biện 2: PGS.TS Nguyễn Tuấn Nghĩa
Phản biện 3: PGS.TS Nguyễn Thế Lương
Luận án được bảo vệ trước Hội đồng đánh giá luận án tiến sĩ cấp
Đại học Bách khoa Hà Nội họp tại Đại học Bách khoa Hà Nội
Vào hồi 8h30, ngày 29 tháng 05 năm 2025
Có thể tìm hiểu luận án tại thư viện:
1. Thư viện Tạ Quang Bửu - Đại học Bách khoa Hà Nội
2. Thư viện Quốc gia Việt Nam
1
MỞ ĐẦU
i. Tính cấp thiết của đề tài
Hiện nay, thế giới đang phải đối mặt với tình trạng cạn kiệt nguồn
tài nguyên khoáng sản và biến đổi khí hậu mạnh mẽ. Do đó, các quốc
gia trên thế giới đã thực thi rất nhiều giải pháp thiết thực để tiết kiệm
nhiên liệu và giảm phát thải khí nhà kính (KNK). Tại Việt Nam, lĩnh
vực giao thông vận tải (GTVT) được đánh giá là một trong các nguồn
phát thải lượng KNK lớn và vẫn đang có xu hướng gia tăng. Số lượng
các phương tiện vận tải cơ giới đường bộ ở Việt Nam đã gia tăng nhanh
chóng trong vài thập niên gần đây, đặc biệt là xe môtô và xe gắn máy
(sau đây được gọi là xe máy). Tại Việt Nam, xe máy vẫn là phương
tiện chiếm tỉ trọng lớn trong dòng xe lưu thông với tỉ lệ trên 90% [1].
Theo Cục Đăng kiểm, đến tháng 6/2024, số lượng xe máy lưu thông
trên đường trong toàn quốc đạt trên 75,7 triệu xe; tỉ lệ sở hữu trung
bình đạt khoảng 760 xe trên 1000 người dân [2]. Việt Nam trở thành
quốc gia đứng ở vị trí thứ hai trong khu vực Châu Á và vị trí thứ tư
trên thế giới về số lượng xe máy bán ra. Nói cách khác, xe máy đã trở
thành nguồn tiêu thụ nhiên liệu lớn và đóng góp đáng kể vào tình trạng
ô nhiễm không khí tại Việt Nam. Do đó, việc kiểm soát chặt chẽ lượng
nhiên liệu tiêu thụ và phát thải từ nguồn thải này đóng vai trò quan
trọng để góp phần hướng tới mục tiêu phát triển bền vững.
Trên thực tế, việc kiểm soát mức tiêu thụ nhiên liệu đối với các
phương tiện cơ giới đường bộ cũng đã được xác định là một trong số
các giải pháp chính mà ngành GTVT cần phải thực hiện để hướng tới
mục tiêu đưa phát thải ròng về “0” vào năm 2050 như được đề cập
trong Báo cáo Đóng góp do quốc gia tự quyết định cập nhật năm 2022
[3]. Tuy nhiên, hiện nay chúng ta đang thiếu các nghiên cứu xác định
đặc tính tiêu hao nhiên liệu (THNL) ngoài thực tế đối với các phương
tiện vận tải (PTVT), đặc biệt đối với các phương tiện xe máy. Điều
này khiến cho việc thực thi giải pháp giảm nhẹ phát thải trở nên kém
hiệu quả do mức THNL ngoài thực tế có thể cao hơn so với mức THNL
được báo cáo bởi nhà sản xuất tới 60% [4]. Do đó, nghiên cứu xác
định mức THNL thực tế của PTVT nói chung và xe máy nói riêng có
ý nghĩa quan trọng, góp phần kiểm soát hiệu quả lượng THNL và giảm
phát thải trong lĩnh vực GTVT. Trên cơ sở đó, cùng với sự đồng ý của
tập thể giáo viên hướng dẫn, NCS đã lựa chọn đề tài “Nghiên cứu xây
2
dựng mô hình tiêu hao nhiên liệu cho xe máy trong điều kiện lái
thực”.
Liên quan đến việc xác định THNL của PTVT, có ba cách tiếp cận
hiện đang được sử dụng phổ biến trên thế giới, bao gồm: kỹ thuật đo
đạc trong điều kiện có kiểm soát trong phòng thử nghiệm, kỹ thuật đo
trực tiếp ngoài thực tế và kỹ thuật sử dụng các phần mềm mô phỏng
[2]. Trên thực tế, việc xây dựng các mô hình dự báo THNL của PTVT
dựa trên đặc trưng lái ngoài thực tế là rất cần thiết trong các nghiên
cứu liên quan đến THNL thực của phương tiện [15]. Trong xây dựng
mô hình dự báo THNL đối với các PTVT có hai cách tiếp cận bao
gồm: sử dụng các mô hình thống kê [16-19] và sử dụng các mô hình
học máy ML (Machine Learning) [20, 21]. Trong đó, hướng tiếp cận
sử dụng các mô hình học máy cụ thể là mạng nơ-ron nhân tạo ANN
(Artificial Neural Network) để dự báo THNL đối với các PTVT đã
đang được ứng dụng phổ biến trong những năm gần đây.
Trên cơ sở các phân tích nêu trên, một mẫu xe máy đang lưu hành
ở Việt Nam được chọn để tiến hành thu thập đặc tính THNL ngoài
thực tế trong điều kiện giao thông thực của thành phố Hà Nội. Kỹ thuật
đo các thông số đặc trưng lái và THNL trực tiếp trên xe được thực hiện
bằng cách sử dụng các thiết bị đo được thiết kế và chế tạo phù hợp với
điều kiện kỹ thuật ở Việt Nam. Quá trình thu thập dữ liệu được thực
hiện ở các tuyến đường đại diện khu vực nội thành Hà Nội. Luận án
hướng tới việc tiếp cận công cụ mới đã và đang được các nhà khoa
học trên thế giới quan tâm trong thời gian gần đây, đó là công cụ mạng
nơ-ron nhân tạo ANN để phát triển mô hình. Việc áp dụng công cụ
mới này không chỉ giải quyết các nội dung nghiên cứu đặt ra của luận
án mà còn là cơ sở để có thể mở rộng phạm vi nghiên cứu cũng như
nâng cao được tính học thuật trong các nghiên cứu tiếp theo.
ii. Mục tiêu của luận án
Luận án hướng tới những mục tiêu sau đây:
- Phát triển thành công mô hình dự báo tiêu hao nhiên liệu của xe
máy ở điều kiện lái thực bằng công cụ mạng nơ-ron nhân tạo.
- Phát triển thành công phần mềm hỗ trợ hoạt động đánh giá tiêu
hao nhiên liệu và ước lượng phát thải khí nhà kính của xe máy.
iii. Nội dung nghiên cứu
Các nội dung chính của luận án bao gồm:
3
- Nghiên cứu tổng quan về ứng dụng công nghệ học máy, mạng
nơ-ron nhân tạo trong nghiên cứu tiêu hao nhiên liệu của
phương tiện vận tải.
- Thiết kế, chế tạo thiết bị thu-nhận và lưu trữ dữ liệu liên tục cho
xe máy, bao gồm các thông số chính như tiêu hao nhiên liệu tức
thời, tốc độ tức thời của động cơ và tốc độ tức thời của xe; và
đánh giá sai số của thiết bị thu thập dữ liệu sau khi thiết kế và
chế tạo.
- Thực nghiệm thu thập dữ liệu đặc trưng hoạt động ngoài thực
tế của xe máy và xử lý dữ liệu đã thu thập.
- Xây dựng mô hình dự báo tiêu hao nhiên liệu cho xe máy trong
điều kiện lái thực bằng công cụ mạng nơ-ron nhân tạo.
iv. Phương pháp nghiên cứu
Nghiên cứu lý thuyết làm cơ sở để xây dựng mô hình dự báo tiêu
hao nhiên liệu cho xe máy, xây dựng phần mềm hỗ trợ hoạt động dự
báo tiêu hao nhiên liệu và phát thải dựa trên đặc trưng lái ngoài thực
tế, bao gồm: Cơ sở lý thuyết thiết kế hệ thống thiết bị thu thập dữ liệu;
lựa chọn phương pháp xử lý dữ liệu; thuật toán để xây dựng mô hình
tiêu hao nhiên liệu của xe máy.
Nghiên cứu thực nghiệm thu thập dữ liệu đầu vào cho mô hình dự
báo và dữ liệu độc lập đánh giá độ tin cậy của mô hình sau khi phát
triển.
v. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
Phạm vi nghiên cứu của luận án giới hạn cho đối tượng xe máy sử
dụng động cơ đốt trong – loại phương tiện cơ giới hiện chiếm đa số
trong dòng phương tiện cơ giới hai bánh đang lưu thông tại Việt Nam.
Xe máy thử nghiệm là xe phun xăng điện tử có tuổi đời khoảng 8 - 10
năm, tương ứng với tuổi đời trung bình của xe máy tại Việt Nam.
Thử nghiệm trong điều kiện lái thực được triển khai trong khu vực
nội thành Hà Nội trên 30 tuyến đường đã được lựa chọn. Trong đó,
các tuyến đường phân bố qua 4 khu vực của nội thành Hà Nội. Trên
mỗi tuyến đường, dữ liệu được thu thập ở cả cung giờ cao điểm và giờ
thấp điểm.
vi. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận án
• Ý nghĩa khoa học:
- Đưa ra được phương pháp luận trong việc xây dựng mô hình dự
báo tiêu hao nhiên liệu thực tế của xe máy, bao gồm tiêu hao
nhiên liệu tức thời và tiêu hao nhiên liệu trung bình.