Thiết kế hệ thống truyền lực cho xe gắn máy lai

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ ĐÀO TRỌNG CƯỜNG THIẾT KẾ HỆ THỐNG TRUYỀN LỰC CHO XE GẮN MÁY LAI NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC – 60520116 S K C0 4 Tp Hồ Chí Minh, tháng 11/2014 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ ĐÀO TRỌNG CƢỜNG THIẾT KẾ HỆ THỐNG TRUYỀN LỰC CHO XE GẮN MÁY LAI NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC – 60520116 Tp Hồ Chí Minh, tháng 11 năm 2014 i BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ ĐÀO TRỌNG CƢỜNG THIẾT KẾ HỆ THỐNG TRUYỀN LỰC CHO XE GẮN MÁY LAI NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC – 60520116 Hƣớng dẫn khoa học: TS LÊ THANH PHÚC Tp Hồ Chí Minh, tháng 11/2014 ii LÝ LỊCH KHOA HỌC I LÝ LỊCH SƠ LƢỢC: Họ & tên: Đào Trọng Cƣờng Giới tính: Nam Ngày, tháng, năm sinh: 20/11/1979 Nơi sinh: Vĩnh Long Quê quán: Trung Thành, Vũng Liêm, Vĩnh Long Dân tộc: Kinh Chỗ riêng địa liên lạc: 69/33 Phó Cơ Điều, P3, Tp Vĩnh Long Điện thoại quan: 070 3960566 Điện thoại di động: 0902452279 E-mail: trongcuongtcn@yahoo.com.vn II QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO: Đại học: Hệ đào tạo: Tại chức Thời gian đào tạo từ 2005 đến 2007 Nơi học: Trƣờng Đại học Sƣ phạm Kỹ Thuật Tp HCM Ngành học: Cơ khí Động lực Cao học: Hệ đào tạo: Tập trung qui - Thời gian đào tạo từ 2012 đến 2014 Nơi học: Trƣờng Đại học Sƣ phạm Kỹ Thuật Tp HCM Ngành học: Kỹ thuật Cơ khí Động lực III QUÁ TRÌNH CÔNG TÁC CHUYÊN MÔN KỂ TỪ KHI TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC: Thời gian Từ 2007 đến 2009 Nơi công tác Trƣờng Trung cấp nghề Vĩnh Long Từ 2009 đến 2011 nt Từ 2011 đến nt Công việc đảm nhiệm Giáo viên khoa CKĐL Tổ Trƣởng môn khoa CKĐL Phó Trƣởng khoa GTVT i LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan công trình nghiên cứu Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chƣa đƣợc công bố công trình khác Tp Hồ Chí Minh, ngày 02 tháng 11 năm 2014 Đào Trọng Cƣờng ii CẢM TẠ Đầu tiên, em xin gửi lời cảm ơn đến Thầy hướng dẫn TS Lê Thanh Phúc nhận hướng dẫn em thực đề tài “Thiết kế hệ thống truyền lực cho xe gắn máy lai” Đây đề tài thực nghiệm có ý nghĩa thiết thực Kết đề tài sở để phát triển sản phẩm xe gắn máy lai tương lai, khẳng định lực ứng dụng công nghệ lĩnh vực chế tạo hoàn thiện loại xe thân thiện với môi trường Xin chân thành gởi lời cảm ơn đến quí thầy, cô giảng dạy truyền đạt kiến thức vô quí báu hai năm học qua giúp chúng em có vốn kiến thức vô bổ ích công tác trình thực đề tài Xin gửi lời cảm ơn đến Ban giám hiệu Trường Trung cấp nghề Vĩnh Long hỗ trợ cho thời gian chi phí, sẵn sàng tạo điều kiện thuận lợi cho học tập bồi dưỡng chuyên môn Cảm ơn bạn đồng nghiệp san sẻ phần trọng trách công việc cổ vũ thời gian học tập Xin cảm ơn tất người thân gia đình chăm sóc chu đáo cho tôi, tiếp ứng kịp thời vật chất lẫn tinh thần, giúp cho vượt qua khó khăn để thực hoàn tất công trình nghiên cứu Lần trân trọng ghi nhận công lao quí báu người mang đến cho Tp Hồ Chí Minh, ngày 02 tháng 11 năm 2014 Đào Trọng Cường iii TÓM TẮT  Trong bối cảnh khan nhiên liệu giá dầu tăng cao, tình trạng ô nhiễm môi trƣờng phát thải phƣơng tiện giao thông giới Nhằm mục đích tiết kiệm nhiên liệu – giảm ô nhiễm môi trƣờng xe gắn máy, tác giả thực đề tài “Thiết kế hệ thống truyền lực cho xe gắn máy lai” Đề tài đƣợc thực trƣờng Đại học Sƣ phạm Kỹ thuật thành phố Hồ Chí Minh năm 2014 Trong đề tài này, tác giả lựa chọn xe tay ga qua sử dụng hiệu Attila làm xe thực nghiệm Tác giả nghiên cứu cải tạo lắp ráp thêm hệ thống truyền động từ động điện DC có công suất 400 W để phối hợp moment quay với động xăng dẫn động bánh xe sau Cụ thể xe hoạt động hai động xăng động điện truyền moment quay đến trục bánh xe sau Tuy nhiên động xăng đóng vai trò nguồn lƣợng truyền moment động điện đóng vai trò hỗ trợ Động điện hoạt động nguồn lƣợng từ bình Accu đƣợc điều khiển vi mạch điện tử Khối lƣu trữ điện gồm bình Accu 12 V – 26 Ah dùng để cung cấp điện cho động điện Các bình Accu đƣợc nạp từ nguồn điện dân dụng Toàn hệ thống truyền động động điện đƣợc thiết kế cụm chi tiết rời, lắp ráp dễ dàng vào xe máy Sau lắp thêm hệ thống truyền động, xe nặng xe nguyên 23 kg Sau lắp ráp hoàn chỉnh tiến hành chạy thử nghiệm kết cho thấy: Xe hoạt động ổn định an toàn, tiết kiệm nhiên liệu khoảng 20% so với xe ban đầu chạy động xăng iv ABSTRACT  In the context of scarcity of fuel and rising oil prices, environmental pollution is increasing due to emissions from motor vehicles With the view to fuel economy - reducing environmental pollution on the motorcycle, the author has carried out the topic "Design powertrain for hybrid motorcycle." The research is done at the University of Technical Education Ho Chi Minh City in 2014 In the research, the author has chosen a used scooter Attila for experiment The author has researched and assembled an improvement drivetrain from a DC electric motor with the power of 400 W to cooperate with the gasoline engine torque driving the rear wheels When the scooter is operating, both gasoline engine and electric motor torque are transmitted to the rear wheel axis However, the gasoline engine serves as the main source of energy whereas torque from the electric motor plays a supporting role The electric motor operates using battery power controlled by electronic circuits The power source consists of two battery 12 V - 26 Ah used to provide power to the electric motor The battery power is charged from the househood electricity net The entire drivetrain of the electric motor is designed as a cluster of separated details which can be easily installed in the motorbike After the modification, the scooter weighs 23 kg more than the original one, the experiments show that the scooter operates stably and safely, fuel saving is about 20% compared with the initial scooter powered by gasoline engines v MỤC LỤC Trang tựa TRANG Quyết định giao đề tài LÝ LỊCH KHOA HỌC i LỜI CAM ĐOAN ii CẢM TẠ iii TÓM TẮT iv ABSTRACT v MỤC LỤC vi DANH SÁCH CÁC BẢNG x DANH SÁCH CÁC HÌNH xi Chƣơng .1 TỔNG QUAN .1 1.1 Tổng quan chung lĩnh vực nghiên cứu, kết nghiên cứu nƣớc công bố 1.1.1 Tầm quan trọng xe máy .1 1.1.2 Phát triển nguồn động lực 1.1.3 Tổng quan xe hybrid .3 1.1.3.1 Khái niệm chung 1.1.3.2 Phân loại ôtô hybrid .4 1.1.3.3 Xu hƣớng phát triển xe hybrid 1.1.4 Các kết nghiên cứu nƣớc .9 1.1.4.1 Trong nƣớc 1.1.4.2 Ngoài nƣớc 10 1.2 Mục đích đề tài 12 1.3 Nhiệm vụ giới hạn đề tài 12 1.3.1 Nhiệm vụ đề tài 12 1.3.2 Giới hạn đề tài 13 1.4 Phƣơng pháp nghiên cứu thực 13 Chƣơng 14 CƠ SỞ LÝ THUYẾT 14 2.1 Hệ thống truyền động xe tay ga 14 2.1.1 Cấu tạo sơ đồ truyền lực 14 2.1.2 Nguyên lý hoạt động 15 2.1.2.1 Động hoạt động chế độ cầm chừng 15 2.1.2.2 Động hoạt động chế độ khởi động tốc độ thấp 15 2.1.2.3 Động hoạt động chế độ tốc độ trung bình 16 2.1.2.4 Động hoạt động chế độ tốc độ cao .17 2.1.2.5 Động hoạt động chế độ tải nặng, leo dốc lên ga đột ngột 18 2.2 Nguồn điện xe gắn máy 18 vi 2.2.1 Cấu tạo máy phát điện xoay chiều 18 2.2.2 Nguyên lý sinh điện .19 2.2.3 Nguồn điện xoay chiều đƣợc đổi thành điện chiều 20 2.3 Accu 20 2.3.1 Nhiệm vụ phân loại Accu 20 2.3.1.1 Nhiệm vụ 20 2.3.1.2 Phân loại Accu 21 2.3.2 Cấu tạo Accu chì axit loại kín 23 2.3.2.1 Cấu tạo chung 23 2.3.2.2 Sự khác biệt cấu tạo VRLA Accu truyền thống 25 2.3.2.3 Ƣu điểm Accu kín kiểu SLA VRLA 26 2.3.3 Quá trình điện hóa Accu chì axit loại kín .26 2.3.4 Chế độ nạp phóng Accu 27 2.3.4.1 Các phƣơng pháp nạp truyền thống 27 2.3.4.2 Nguyên lý phƣơng pháp nạp xung mạch nạp 29 2.3.4.3 Kiểm tra nhận biết trạng thái nạp .31 2.4 Nguyên lý hoạt động đặc tính máy điện DC 31 2.4.1 Cấu tạo động điện chiều 31 2.4.1.1 Phần tĩnh (stator) 32 2.4.1.2 Phần quay (rotor) 33 2.4.2 Phân loại mô tả đặc tính động điện chiều 33 2.4.2.1 Phân loại 33 2.4.2.3 Động điện chiều kích từ nối tiếp kích từ hỗn hợp 36 2.4.3 Điều chỉnh tốc độ động điện chiều 39 2.4.3.1 Điều khiển tốc độ động điện điện trở phụ mạch phần ứng 39 2.4.3.2 Điều khiển tốc độ động điện từ thông kích thích: 41 2.4.3.3 Điều khiển tốc độ động điện điện áp phần ứng: 43 2.4.3.4 Điều khiển tốc độ động điện điều chế độ rộng xung: 44 2.5 Linh kiện điện tử 46 2.5.1 IC LM2907: 46 2.5.2 IC TL084: 47 2.5.3 IC TL494: 48 2.5.4 Cảm biến tiệm cận Fotek PM12-02P-S: 50 2.5.5 IC PC923: 51 2.5.6 IC PC817: 51 Chƣơng 52 GIẢI PHÁP KỸ THUẬT 52 3.1 Chọn xe gắn máy thực nghiệm 52 3.1.1 Các thông số xe Attila đời 2002 53 3.1.2 Cấu tạo cấu truyền động xe Attila 55 3.2 Giải pháp phối hợp truyền động động điện động xăng 56 3.3 Chọn động điện 56 vii 3.3.1 Chọn loại động điện 56 3.3.2 Chọn mức điện áp cấp cho động điện 59 3.4 Chọn vị trí lắp đặt động điện xe 60 3.5 Giải pháp truyền động từ động điện đến bánh xe .62 3.6 Giải pháp điều khiển động điện 63 3.7 Giải pháp khối lƣu trữ điện cấp cho động điện 63 3.8 Tính toán thông số động lực học xe lai 64 Chƣơng 67 THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG 67 4.1 Xác định vị trí cải tạo xe 67 4.2 Xác định thông số, lựa chọn Accu bố trí Accu 68 4.2.1 Yêu cầu kỹ thuật Accu .68 4.2.2 Chọn Accu 68 4.2.3 Bố trí Accu 69 4.3 Thiết kế chế tạo cấu truyền động động điện 70 4.3.1 Thiết kế gia công hộp truyền động 70 4.3.1.1 Vỏ hộp truyền động 70 4.3.1.2 Chốt định vị : 72 4.3.1.3 Gia công trục bánh hộp truyền động trung gian : 72 4.3.2 Thiết kế gia công khớp truyền động chiều 75 4.3.3 Thiết kế gia công định vị cấu truyền động 77 4.3.4 Gia công chế tạo .79 4.3.4.1 Chọn vật liệu 79 4.3.5 Lắp ráp cấu truyền động động điện 80 4.4 Cải tạo lốc máy 81 4.4.1 Cải tạo phần sau lốc máy 81 4.4.2 Cải tạo nắp hộp truyền động xe 83 4.4.3 Lắp cấu truyền động vào xe 84 4.5.1 Sơ đồ khối mạch điều khiển 85 4.5.2 Sơ đồ nguyên lý chức khối 86 4.5.2.1 Khối GEAR BOX: .86 4.5.2.2 Khối SENSOR1: 86 4.5.2.3 Khối SENSOR2: 86 4.5.2.4 Khối FVC1: 86 4.5.2.5 Khối FVC2: 87 4.5.2.6 Khối so sánh PID: 90 4.5.2.7 Khối PWM: 96 4.5.2.8 Khối MOTOR DRIVER: 96 4.5.2.9 Khối MOTOR POWER khối Current Limiting: 97 4.5.3 Qui trình gia công lắp đặt 100 Chƣơng 101 THỰC NGHIỆM - KẾT LUẬN .101 5.1 Thực nghiệm 101 viii 5.1.1 Kiểm tra phận trƣớc chạy thực nghiệm 101 5.1.1.1 Kiểm tra cấu truyền động động điện .101 5.1.1.2 Kiểm tra hoạt động mạch điện điều khiển động điện 101 5.1.2 Chạy thử xe đƣờng đo mức tiêu hao nhiên liệu 103 5.1.2.1 Điều kiện thử 103 5.1.2.2 Kết quả: 104 5.1.3 Thử khoảng cách chạy chế độ lai liên tục 105 5.1.3.1 Tiến hành thử: 105 5.1.3.2 Kết quả: 105 5.1.4 Thử tiêu hao lƣợng điện nạp lại Accu .105 5.1.4.1 Các bƣớc tiến hành thử: 105 5.1.4.2 Kết quả: 106 5.1.5 Đo khối lƣợng xe hoàn chỉnh: 106 5.1.6 Thử an toàn phận điện 106 5.1.7 Thử mạch bảo vệ dòng 106 5.1.7.1 Tiến hành thử 106 5.1.7.2 Kết .106 5.2 Kết luận 107 5.3 Khuyến nghị 108 TÀI LIỆU THAM KHẢO .109 PHỤ LỤC 110 ix DANH SÁCH CÁC BẢNG BẢNG TRANG Bảng 2.1: Điện dung lƣợng số loại Accu 23 Bảng 2.2: Bảng đối chiếu trạng thái Accu 31 Bảng 4.1: Thông số kích thƣớc Accu 68 x DANH SÁCH CÁC HÌNH HÌNH TRANG Hình 1.1: Một mẫu xe hybrid hãng Toyota Hình 1.2 : Hệ thống hybrid nối tiếp Hình 1.3 : Sơ đồ truyền động hệ thống hybrid nối tiếp Hình 1.4 : Hệ thống hybrid song song .7 Hình 1.5 : Sơ đồ truyền động hệ thống hybrid song song Hình 1.6 : Hệ thống hybrid hỗn hợp Hình 1.7 : Sơ đồ truyền động hệ thống hybrid hỗn hợp .8 Hình 1.9: eCycle hybrid 10 Hình 1.8: Honda hybrid scooter 10 Hình 1.10: Mẫu xe FA – 801 (Hybrid 80CC – 500 W) .12 Hình 2.1: Cấu tạo sơ đồ truyền lực 14 Hình 2.2: Sơ đồ truyền lực tốc độ cầm chừng 15 Hình 2.3: Sơ đồ truyền lực chế độ khởi động tốc độ thấp 15 Hình 2.4: Sơ đồ truyền lực tốc độ trung bình .16 Hình 2.5: Sơ đồ truyền lực tốc độ cao 17 Hình 2.6: Sơ đồ truyền lực chế độ tải nặng , leo dốc lên ga đột ngột 18 Hình 2.7: Cấu tạo máy phát điện xe Attila .19 Hình 2.8: Accu kiểu SLA 22 Hình 2.9: Cấu tạo chung loại Accu axit chì loại kín 24 Hình 2.10: Cấu tạo Accu axit chì loại kín kiểu VRLA GS Battery 25 Hình 2.11: Các trình điện hóa Accu chì axit loại kín 27 Hình 2.12: Đặc tuyến dòng điện nạp Accu phƣơng pháp truyền thống 27 Hình 2.13: Đặc tuyến dòng nạp theo phƣơng pháp nấc 28 Hình 2.14: Nguyên lý phƣơng pháp nạp xung 29 Hình 2.15: Mặt cắt dọc cắt ngang động điện chiều điển hình 32 Hình 2.16: Sơ đồ đấu dây động điện 34 Hình 2.17: Sơ đồ nối dây động điện kích từ độc lập song song .34 Hình 2.18: Đặc tính động điện chiều kích từ độc lập 36 Hình 2.19: Sơ đồ đấu dây động điện chiều kích từ nối tiếp 37 Hình 2.20: Đặc tính điện đặc tính động điện DC kích từ nối tiếp 37 Hình 2.21: Sơ đồ đấu dây động điện kích từ hỗn hợp .38 Hình 2.22: Đặc tính điện đặc tính động điện kích từ hỗn hợp .39 Hình 2.23: Điều khiển tốc độ động điện kích từ song song 40 Hình 2.24: Sơ đồ nguyên lý điều khiển tốc độ động điện kích từ nối tiếp 41 Hình 2.25: Nguyên lý điều chỉnh từ thông động điện chiều 42 Hình 2.26: Đặc tính điều chỉnh từ thông động điện chiều 42 Hình 2.27: Đặc tính điều chỉnh tốc độ động điện điện áp phần ứng .44 Hình 2.28: Điều chế độ rộng xung 45 Hình 3.1: Mẫu xe Attila chọn làm thực nghiệm .53 xi Hình 3.2: Cấu tạo cấu truyền động xe Attila 55 Hình 3.3: Ảnh chụp động điện cửa hàng bán động điện Tp.HCM .57 Hình 3.4: Một số loại động điện hãng Sanyo Denki 58 Hình 3.5: Đƣờng đặc tính động điện 59 Hình 3.6: Vị trí lắp động điện nhìn ngang 61 Hình 3.7: Vị trí lắp động điện nhìn từ phía sau 61 Hình 3.8: Sơ đồ khối cấu truyền động động điện .62 Hình 4.1: Các vị trí cải tạo xe Attila 67 Hình 4.2: Accu Delkor NT50-N24MF 69 Hình 4.3: Bản vẽ gia công mặt bên hộp truyền động 71 Hình 4.4: Bản vẽ gia công mặt bên hộp truyền động 71 Hình 4.5: Sơ đồ khối hai mặt bên hộp truyền động 72 Hình 4.6: Chốt định vị 72 Hình 4.7: Bản vẽ lắp cấu truyền động xe Attila 73 Hình 4.8: Các trục bánh hộp truyền động sau cải tạo 74 Hình 4.9: Sơ đồ khối hộp truyền động trung gian sau gia công lắp ráp .74 Hình 4.10: Ly hợp khởi động xe máy 75 Hình 4.11: Bản vẽ lắp ly hợp khởi động xe máy .76 Hình 4.12: Sơ đồ khối khớp truyền động chiều sau cải tạo 76 Hình 4.13: Bản vẽ lắp khớp truyền động chiều sau cải tạo 77 Hình 4.14: Tấm định vị lắp với hộp bánh 78 Hình 4.15: Tấm định vị lắp với động điện 78 Hình 4.16: Chốt định vị M14 78 Hình 4.17: Sơ đồ khối cấu truyền động động điện sau lắp ráp 81 Hình 4.18: Bản vẽ lắp lốc máy xe Attila 82 Hình 4.19: Phần sau lốc máy trƣớc cải tạo 82 Hình 4.20: Phần sau lốc máy sau cải tạo 83 Hình 4.21: Nắp hộp truyền động trƣớc cải tạo 83 Hình 4.22: Nắp hộp truyền động sau cải tạo .84 Hình 4.23: Cơ cấu truyền động động điện sau lắp vào xe .85 Hình 4.24: Sơ đồ khối mạch điều khiển 85 Hình 4.25: Cảm biến tiệm cận Fotek PM12-02P-S 86 Hình 4.26: Sơ đồ nguyên lý khối FVC1 87 Hình 4.27: Sơ đồ nguyên lý khối so sánh PID .91 Hình 4.28: Sơ đồ nguyên lý khối PWM 96 Hình 4.29: Sơ đồ nguyên lý khối công suất bảo vệ dòng 97 Hình 4.30: Các mạch điện Accu sau lắp vào xe 100 Hình PL -1: Bản vẽ lắp cấu truyền lực động điện 110 Hình PL - 2: Hình dáng xe sau cải tạo .111 Hình PL - 3: Bảng thông số kỹ thuật động điện 111 xii Chƣơng TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan chung lĩnh vực nghiên cứu, kết nghiên cứu nƣớc công bố 1.1.1 Tầm quan trọng xe máy Mặc dù có lâu, nhƣng xe máy loại phƣơng tiện xuất nhiều đƣờng nƣớc ta từ thành thị nông thôn Qua nghiên cứu khảo sát cho thấy đến năm 2020 phƣơng tiện giao thông ngƣời dân xe máy [1] Theo chiến lƣợc đảm bảo an toàn giao thông đƣờng quốc gia đến năm 2020 tầm nhìn đến năm 2030, để phát triển sở hạ tầng giao thông cách bền vững cần phát triển loại giao thông công cộng nhƣ hệ thống đƣờng sắt, tàu điện ngầm, tàu cao hệ thống xe buýt tốc hành Giao thông công cộng phải trở thành phƣơng tiện giao thông chủ yếu đô thị vùng ngoại ô thành phố lớn giống nhƣ thành phố nƣớc tiên tiến giới Tuy nhiên để đáp ứng đƣợc chiến lƣợc cần phải có thời gian tốn nhiều ngân sách, trƣớc mắt bƣớc cải thiện sở hạ tầng giao thông, hoàn chỉnh hệ thống vận chuyển giao thông công cộng thành phố lớn Đối với quan điểm cho nên hạn chế sử dụng mô tô, xe máy để giảm thiểu ô nhiễm môi trƣờng, giảm kẹt xe tai nạn giao thông theo quan chức quan điểm ngắn hạn không khả thi Bởi hạn chế nhu cầu lại ngƣời dân mô tô, xe máy mà chƣa có phƣơng tiện giao thông phù hợp để thay thế, đồng thời loại hình công cộng nhƣ đƣờng sắt đô thị, tàu điện ngầm, xe buýt chƣa đáp ứng kịp nhu cầu giao thông Ở nƣớc ta dễ dàng nhìn thấy đối tƣợng, ngành nghề độ tuổi đa số sử dụng mô tô, xe máy để làm phƣơng tiện giao thông chủ yếu Ở khu đô thị mô tô, xe máy phƣơng tiện đƣợc ngƣời dân sử dụng nhiều động, chiếm diện tích phù hợp với hạ tầng Vì phát triển ô tô xe máy yêu cầu khách quan cần thiết, nên cần có nghiên cứu để phát triển loại phƣơng tiện cách hoàn hảo phù hợp với yều cầu thực tế cộng đồng xã hội 1.1.2 Phát triển nguồn động lực Hiện nay, bảo vệ môi trƣờng đƣợc coi tiêu chí hàng đầu Hiện tƣợng hiệu ứng nhà kín, nóng lên trái đất tƣợng băng tan vấn đề có tính cấp thiết quốc gia Có nhiều nguyên nhân gây ô nhiễm môi trƣờng, phát thải phƣơng tiện giao thông giới tác nhân lớn Do đó, cần thiết phải hạn chế ô nhiễm môi trƣờng phƣơng tiện giao thông gây cách tìm nguồn lƣợng thân thiện với môi trƣờng, không gây ô nhiễm gây ô nhiễm đến môi trƣờng để trang bị phƣơng tiện giao thông Hơn nữa, khủng hoảng dầu mỏ chiến tranh thƣờng xuyên xảy nƣớc Trung đông Bắc phi làm cho giá dầu tăng cao, cần hạn chế phụ thuộc hoàn toàn vào nguồn lƣợng Do cần tìm nguồn lƣợng thay cho dầu mỏ song song với việc nghiên cứu cải tiến động nâng cao hiệu suất để tiết kiệm lƣợng Trong năm gần có nhiều nghiên cứu cải tiến nhƣ: - Nghiên cứu hoàn thiện trình cháy động Diesel - Cải tiến hệ thống đánh lửa thƣờng sang đánh lửa điều khiển điện tử; hệ thống cung cấp nhiên liệu sử dụng chế hòa khí sang phun xăng điều khiển điện tử - Nghiên cứu sử dụng nhiều loại nhiên liệu thay nhƣ: LPG (Liquidfied Petroleum Gas), methanol, ethanol, fuel cell, biodiesel, khí thiên nhiên, điện lƣợng mặt trời - Nguồn động lực lai (hybrid) Các giải pháp có ƣu nhƣợc điểm riêng Trong đó, hai giải pháp đƣợc đánh giá tốt loại xe điện (electric vehicles) xe sử dụng pin nhiên liệu (fuel-cell electric Vehicles) Đối với hai loại xe có ƣu điểm hoàn toàn không gây ô nhiễm môi trƣờng, hiệu cao cung cấp moment lớn tốc độ thấp Tuy nhiên chúng chƣa đƣợc sử dụng phổ biến tồn số vấn đề cần phải giải khoảng cách hoạt động ngắn, thời gian sạc điện kéo dài, thiếu nơi sạc điện giá thành cao, thiếu nơi tiếp hydrogen cho xe sử dụng pin nhiên liệu Đây nguyên nhân mà xe điện xe sử dụng pin nhiên liệu chƣa thể thay xe sử dụng nhiên liệu từ dầu mỏ truyền thống Hiện xu hƣớng bật trang bị nguồn động lực lai (hybrid) loại phƣơng tiện giao thông Trong sử dụng động lai kết hợp từ động thành phần tạo đƣợc hiệu suất cao, đồng thời hạn chế khí lƣợng thải gây ô nhiễm môi trƣờng Do mà công nghệ xe lai (hybrid) đƣợc hãng sản xuất xe giới tập trung nghiên cứu 1.1.3 Tổng quan xe hybrid 1.1.3.1 Khái niệm chung Hybrid dòng xe sử dụng động tổ hợp, kết hợp động đốt (sử dụng nhiên liệu xăng diesel) với động sử dụng nguồn lƣợng khác (năng lƣợng điện, nhiệt, khí) Trong phạm vi đề tài bàn dòng ôtô hybrid nhiệt - điện (kết hợp động đốt động điện) loại ôtô hybrid thông dụng Điển hình dòng xe hybrid kết hợp động đốt với động điện, lƣợng điện từ Accu cao áp Bộ điều khiển điện tử điều khiển hoạt động động điện động đốt trong, nhƣ vận hành đồng hai động nạp điện vào Accu Điểm đặc biệt Accu đƣợc nạp điện với chế nạp “thông minh” xe phanh xuống dốc, gọi trình phanh tái tạo lƣợng Nhờ mà xe tiết kiệm đƣợc nhiên liệu vận hành động điện, đồng thời Accu đƣợc nạp điện Hình 1.1: Một mẫu xe hybrid hãng Toyota [2] 1.1.3.2 Phân loại ôtô hybrid * Theo thời điểm phối hợp công suất - Chỉ sử dụng motor điện tốc độ chậm: Khi ôtô bắ t đầ u khởi hành , motor điện hoa ̣t đô ̣ng cung cấ p công suất giúp xe chuyể n đô ̣ng tiếp tục tăng dần lên với tốc độ khoảng 25 mph (1,5 km/h) trƣớc động xăng tự khởi động Để tăng tốc nhanh từ điểm dừng, động xăng đƣợc khởi động để cung cấp công suất tối đa Ngoài ra, motor điện động xăng hỗ trợ cho điều kiện lái yêu cầu nhiều công suất nhƣ leo dốc, leo núi vƣợt qua xe khác Do motor điện đƣợc sử dụng nhiều tốc độ thấp, nên loại có khả tiết kiệm nhiên liệu lái đƣờng phố đƣờng cao tốc Toyota Prius Ford Escape Hybrid hai dòng điển hình thuộc loại - Phối hợp cần công suất cao: Motor điện hỗ trợ động xăng điều kiện lái yêu cầu nhiều công suất, nhƣ trình tăng tốc nhanh từ điểm dừng, leo dốc vƣợt qua xe khác, điều kiện bình thƣờng xe chạy động xăng Do đó, hybrid loại tiết kiệm nhiên liệu đƣờng cao tốc động xăng bị gánh nặng Điển hình Honda Civic Hybrid Honda Insight thuộc loại thứ hai Cả hai loại lấy công suất từ Accu motor điện đƣợc sử dụng đƣơng nhiên làm yếu công suất Accu Tuy nhiên, xe hybrid không cần phải cắm vào nguồn điện để sạc có khả tự sạc * Theo cách phối hợp công suất động nhiệt động điện - Kiểu nối tiếp: Động điện truyền lực đến bánh xe chủ động, công việc động nhiệt kéo máy phát điện để phát điện nạp cho Accu cung cấp cho động điện Hình 1.2 : Hệ thống hybrid nối tiếp [3] Dòng điện sinh chia làm hai phần, để nạp Accu dùng chạy động điện Động điện có vai trò nhƣ máy phát điện (tái sinh lƣợng) xe xuống dốc thực trình phanh Hình 1.3 : Sơ đồ truyền động hệ thống hybrid nối tiếp [3] + Ƣu điểm: Động đốt không hoạt động chế độ không tải nên giảm đƣợc ô nhiễm môi trƣờng Động đốt chọn chế độ hoạt động tối ƣu, phù hợp với loại ôtô Mặt khác động nhiệt hoạt động xe chạy đƣờng dài quãng đƣờng quy định dùng cho Accu Sơ đồ không cần hộp số + Nhƣợc điểm: Kích thƣớc dung tích Accu lớn so với tổ hợp ghép song song Động đốt làm việc chế độ nặng nhọc để cung cấp nguồn điện cho Accu nên dễ bị tải - Kiểu song song: Dòng lƣợng truyền tới bánh xe chủ động song song Cả động nhiệt motor điện truyền lực tới trục bánh xe chủ động với mức độ tùy theo điều kiện hoạt động khác Ở hệ thống động nhiệt đóng vai trò nguồn lƣợng truyền moment motor điện đóng vai trò trợ giúp tăng tốc vƣợt dốc Kiểu không cần dùng máy phát điện riêng động điện có tính giao hoán lƣỡng dụng làm nhiệm vụ nạp điện cho Accu chế độ hoạt động bình thƣờng, tổn thất cho cấu truyền động trung gian Nó khởi động động đốt dùng nhƣ máy phát điện để nạp điện cho ắc-quy + Ƣu điểm: Công suất ôtô mạnh sử dụng hai nguồn lƣợng, mức độ hoạt động động điện động nhiệt nên dung lƣợng bình Accu nhỏ gọn nhẹ, trọng lƣợng thân xe nhẹ so với kiểu ghép nối tiếp hỗn hợp + Nhƣợc điểm: Động điện nhƣ phận điều khiển motor điện có kết cấu phức tạp, giá thành đắt động nhiệt phải thiết kế công suất lớn kiểu lai nối tiếp Tính ô nhiễm môi trƣờng nhƣ tính kinh tế nhiên liệu không cao S K L 0 [...]... 1.1: Một mẫu xe hybrid của hãng Toyota 4 Hình 1.2 : Hệ thống hybrid nối tiếp 5 Hình 1.3 : Sơ đồ truyền động hệ thống hybrid nối tiếp 5 Hình 1.4 : Hệ thống hybrid song song .7 Hình 1.5 : Sơ đồ truyền động hệ thống hybrid song song 7 Hình 1.6 : Hệ thống hybrid hỗn hợp 8 Hình 1.7 : Sơ đồ truyền động hệ thống hybrid hỗn hợp .8 Hình 1.9: eCycle hybrid ... 10 Hình 1.10: Mẫu xe FA – 801 (Hybrid 80CC – 500 W) .12 Hình 2.1: Cấu tạo và sơ đồ truyền lực 14 Hình 2.2: Sơ đồ truyền lực ở tốc độ cầm chừng 15 Hình 2.3: Sơ đồ truyền lực ở chế độ khởi động và tốc độ thấp 15 Hình 2.4: Sơ đồ truyền lực ở tốc độ trung bình .16 Hình 2.5: Sơ đồ truyền lực ở tốc độ cao 17 Hình 2.6: Sơ đồ truyền lực ở chế độ tải nặng , leo... của hộp truyền động trung gian : 72 4.3.2 Thiết kế và gia công khớp truyền động một chiều 75 4.3.3 Thiết kế và gia công các tấm định vị cơ cấu truyền động 77 4.3.4 Gia công chế tạo .79 4.3.4.1 Chọn vật liệu 79 4.3.5 Lắp ráp cơ cấu truyền động của động cơ điện 80 4.4 Cải tạo lốc máy 81 4.4.1 Cải tạo phần sau lốc máy 81 4.4.2 Cải tạo nắp hộp truyền. .. 56 3.3.2 Chọn mức điện áp cấp cho động cơ điện 59 3.4 Chọn vị trí lắp đặt động cơ điện trên xe 60 3.5 Giải pháp truyền động từ động cơ điện đến bánh xe .62 3.6 Giải pháp điều khiển động cơ điện 63 3.7 Giải pháp khối lƣu trữ điện cấp cho động cơ điện 63 3.8 Tính toán các thông số động lực học của xe lai 64 Chƣơng 4 67 THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG 67 4.1... giải quyết đó là khoảng cách hoạt động ngắn, thời gian sạc điện kéo dài, thiếu nơi sạc điện và giá thành cao, thiếu nơi tiếp hydrogen cho xe sử dụng pin nhiên liệu Đây là những nguyên nhân chính mà tại sao xe điện và xe sử dụng pin nhiên liệu chƣa thể thay thế xe sử dụng nhiên liệu từ dầu mỏ truyền thống Hiện nay một xu hƣớng rất nổi bật là trang bị nguồn động lực lai (hybrid) trên các loại phƣơng tiện... cấu truyền động của động cơ điện sau khi lắp ráp 81 Hình 4.18: Bản vẽ lắp lốc máy xe Attila 82 Hình 4.19: Phần sau của lốc máy trƣớc khi cải tạo 82 Hình 4.20: Phần sau của lốc máy sau khi cải tạo 83 Hình 4.21: Nắp hộp truyền động trƣớc khi cải tạo 83 Hình 4.22: Nắp hộp truyền động sau khi cải tạo .84 Hình 4.23: Cơ cấu truyền động của động cơ điện sau khi lắp vào xe ... lắp vào xe 100 Hình PL -1: Bản vẽ lắp cơ cấu truyền lực của động cơ điện 110 Hình PL - 2: Hình dáng của xe sau khi cải tạo .111 Hình PL - 3: Bảng thông số kỹ thuật động cơ điện 111 xii Chƣơng 1 TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan chung về lĩnh vực nghiên cứu, các kết quả nghiên cứu trong và ngoài nƣớc đã công bố 1.1.1 Tầm quan trọng của xe máy Mặc dù đã có khá lâu, nhƣng hiện nay xe máy vẫn... thị cho đến nông thôn Qua nghiên cứu khảo sát cho thấy đến năm 2020 phƣơng tiện giao thông chính của ngƣời dân vẫn là xe máy [1] Theo chiến lƣợc đảm bảo an toàn giao thông đƣờng bộ quốc gia đến năm 2020 và tầm nhìn đến năm 2030, để phát triển cơ sở hạ tầng giao thông một cách bền vững thì cần phát triển các loại giao thông công cộng nhƣ hệ thống đƣờng sắt, tàu điện ngầm, tàu trên cao và hệ thống xe. .. thông, nhất là hoàn chỉnh hệ thống vận chuyển giao thông công cộng trong các thành phố lớn Đối với các quan điểm cho rằng nên hạn chế sử dụng mô tô, xe máy ngay lập tức để giảm thiểu ô nhiễm môi trƣờng, giảm kẹt xe và tai nạn giao thông thì theo các cơ quan chức năng đây chỉ là quan điểm ngắn hạn và không khả thi Bởi vì không thể hạn chế nhu cầu đi lại của ngƣời dân bằng mô tô, xe máy mà chƣa có phƣơng... truyền động xe Attila 73 Hình 4.8: Các trục và bánh răng của hộp truyền động sau khi cải tạo 74 Hình 4.9: Sơ đồ khối hộp truyền động trung gian sau khi gia công và lắp ráp .74 Hình 4.10: Ly hợp khởi động trên xe máy 75 Hình 4.11: Bản vẽ lắp ly hợp khởi động trên xe máy .76 Hình 4.12: Sơ đồ khối khớp truyền động một chiều sau khi cải tạo 76 Hình 4.13: Bản vẽ lắp khớp truyền động