thiết kế chế tạo mô hình xe gắn máy sinh thái chạy bằng điện và nhiên liệu khí

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ CẤP TRƯỜNG THIẾT KẾ CHẾ TẠO MƠ HÌNH XE GẮN MÁY SINH THÁI CHẠY BẰNG ĐIỆN VÀ NHIÊN LIỆU KHÍ Mã số: T2019-06-123 Chủ nhiệm đề tài: ThS Bùi Văn Hùng Đà Nẵng, 8/2020 ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ CẤP TRƯỜNG THIẾT KẾ CHẾ TẠO MƠ HÌNH XE GẮN MÁY SINH THÁI CHẠY BẰNG ĐIỆN VÀ NHIÊN LIỆU KHÍ Mã số: T2019-06-123 Xác nhận quan chủ trì đề tài Chủ nhiệm đề tài (ký, họ tên, đóng dấu) (ký, họ tên) DANH SÁCH NHỮNG THÀNH VIÊN THAM GIA NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI STT Họ tên Đơn vị công tác Nội dung nghiên cứu lĩnh vực chuyên môn cụ thể giao Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật, Bùi Văn Hùng Khoa Cơ khí, Bộ mơn Cơng nghệ Cơ khí Ơ tơ Chủ nhiệm đề tài MỤC LỤC MỞ ĐẦU TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU 1.1 Vấn đề môi trường 1.1.1 Vấn đề mơi trường tồn cầu 1.1.2 Thách thức ngành công nghiệp ô tô 1.2 Tác hại khí xả động tơ, xe máy 1.2.1 Khí thải tơ 1.2.2 Khí CO 1.2.3 Khí HC 1.2.4 Khí NOx 1.3 Xu hướng phát triển ô tô – xe máy hybrid tương lai 1.3.1 Xe Hybrid Việt Nam 1.3.2 Giới thiệu xe gắn máy hybrid LPG – Điện 10 TÍNH TỐN THIẾT KẾ CẢI TẠO XE GẮN MÁY HONDA CUB THÀNH XE GẮN MÁY HYBRID 12 2.1 Thiết kế cải tạo xe gắn máy có sẵn thành xe gắn máy hybrid 12 2.1.1 Phân tích lưa chọn xe gắn máy để cải tạo 12 2.1.2 Phân tích phương án lắp đặt động nhiệt động điện 13 2.2 Thiết kế bố trí hệ thống truyền động điện cho xe gắn máy hybrid 16 2.2.1 Thời điểm phối hợp công suất 16 2.2.2 Phân tích, lựa chọn phương án phối hợp cơng suất 16 2.3 Tính tốn động học xe gắn máy hybrid 21 2.3.1 Xác định động điện 21 2.3.2 Tính chọn ắc quy cho động điện 24 2.4 Thiết kế hệ thống điều khiển cho xe gắn máy hybrid 26 2.5 Nâng cao công suất hiệu suất xe gắn máy hybrid 28 2.5.1 Mục đích, yêu cầu 28 2.5.2 Các giải pháp nâng cao hiệu sử dụng lượng xe gắn máy hybrid 29 THIẾT KẾ LẮP ĐẶT HỆ THỐNG CUNG CẤP LPG 35 3.1 Giới thiệu nhiên liệu LPG 35 3.1.1 Nguồn gốc, phân loại LPG 35 3.1.2 Một số đặc tính LPG 36 3.1.3 Tình hình sử dụng nhiên liệu LPG cho xe gắn máy 37 3.1.4 Lưu trữ khí dầu mỏ hóa lỏng LPG 38 3.2 Lựa chọn phương án cấp LPG cho xe gắn máy 39 3.2.1 Tính tốn lượng nhiên liệu LPG cung cấp 39 3.2.2 Nguyên lý phun LPG cho xe gắn máy 40 3.2.3 Sơ đồ tổng quát bố trí hệ thống cung cấp LPG 41 3.3 Sử dụng phụ kiện GATEC 27 xe Cub 50 42 3.3.1 Giới thiệu phụ kiện GATEC 27 42 3.3.2 Cấu tạo phụ kiện GATEC 27 43 3.3.3 Bố trí phụ kiện GATEC 27 44 THỰC NGHIỆM VÀ ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ XE GẮN MÁY HYBRID LPG-ĐIỆN 46 4.1 Thiết kế bố trí hệ thống bổ sung 46 4.1.1 Cải tạo phuộc để lắp trục bánh xe điện 46 4.1.2 Bố trí lắp đặt ắc quy cho động điện 47 4.1.3 Bố trí lắp đặt bình chứa LPG cho động nhiệt 48 4.2 Thử nghiệm đường thực 50 4.3 Kiểm tra thực nghiệm thơng số tính ban đầu 50 4.4 Ưu nhược điểm xe gắn máy hybrid sau trình cải tạo 51 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 52 TÀI LIỆU THAM KHẢO 54 DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1 Ơ nhiễm mơi trường từ q trình cơng nghiệp hóa Hình 1.2 Diện tích rừng ngày bị thu hẹp Hình 1.3 Toyota Prius Plug-In Hybrid (Trái) xe tay ga Honda PCX Hybrid (Phải) Hình 2.1 Xe gắn máy Honda Cub 50 với động có dung tích xilanh 50cc 13 Hình 2.2 Động nhiệt gắn xe 13 Hình 2.3 Các phương án bố trí động điện 14 Hình 2.4 Hệ thống hybrid nối tiếp 17 Hình 2.5 Sơ đồ truyền động hệ thống hybrid nối tiếp 17 Hình 2.6 Hệ thống hybrid song song 18 Hình 2.7 Sơ đồ truyền động hệ thống hybrid song song 19 Hình 2.8 Hệ thống hybrid hỗn hợp 19 Hình 2.9 Sơ đồ truyền động hệ thống hybrid hỗn hợp 20 Hình 2.10 Loại động điện BLDC gắn trực tiếp vành bánh xe 23 Hình 2.11 Bình ắc quy SKY – E Battery 25 Hình 2.12 Sơ đồ điều khiển xe gắn máy hybrid 27 Hình 2.13 Sơ đồ khối động điện BLDC 29 Hình 2.14 Các dạng cấu tạo rotor 30 Hình 2.15 Động BLDC cấu trúc nằm ngang 30 Hình 2.16 Sơ đồ cấp điện cho dây stato 31 Hình 2.17 Cầu chỉnh lưu pha, tăng áp ổn định điện áp DC-DC 33 Hình 2.18 Sơ đồ hệ thống tự nạp điện xe gắn máy hybrid 34 Hình 3.1 Bình chứa LPG chế tạo 38 Hình 3.2 Nguyên lý phun LPG xe cho cho gắn máy 40 Hình 3.3 Sơ đồ cung cấp LPG 41 Hình 3.4 Kết cấu phụ kiện GATEC 27 43 Hình 3.5 Bố trí phụ kiện GATEC 27 44 Hình 4.1 Động điện có trục nối cứng 46 Hình 4.2 Phuộc bánh xe thiết kế cho xe gắn máy hybrid LPG- điện 47 Hình 4.3 Vị trí lắp đặt Accu 48 Hình 4.4 Bình gas đặt thùng sau xe 48 Hình 4.5 Bản vẽ xe gắn máy LPG-điện trước sau cải tạo 49 Hình 4.6 Mơ hình xe thực tế sau cải tạo 49 Hình 4.7 Chạy thực nghiệm xe hybrid LPDG-điện đường phố 50 Mẫu Thông tin kết nghiên cứu đề tài KH&CN cấp Trường ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT Độc lập - Tự - Hạnh phúc THƠNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU Thơng tin chung: - Tên đề tài: Thiết kế chế tạo mô hình xe gắn máy sinh thái chạy điện nhiên liệu khí - Mã số: T2019-06-123 - Chủ nhiệm: ThS Bùi Văn Hùng - Thành viên tham gia: - Cơ quan chủ trì: Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật- Đại học Đà Nẵng - Thời gian thực hiện: 9/2019 - 8/2020 Mục tiêu: + Chế tạo hoàn chỉnh mơ hình xe gắn máy hybrid chạy điện nhiên liệu khí LPG + Chạy thử nghiệm đánh giá kết hệ thống Tính sáng tạo: Kết hợp hai nguồn động lực để thực việc truyền chuyển cho bánh xe chủ động tạo điều kiện phù hợp tiết kiệm nhiên liệu giảm nhiễm mơi trường Tóm tắt kết nghiên cứu: + Có thể cải tạo xe gắn máy 50cc thành xe gắn máy hybrid điện-khí sử dụng cụm phận xe máy điện có thị trường Điều cho phép đơn giản hóa qui trình giảm giá thành cải tạo xe + Mơ hình xe vận hành phù hợp với điều kiện đường xá đô thị Việt Nam Xe hybrid LPG–Điện tối ưu hóa việc sử dụng cơng suất giảm ô nhiễm môi trường Tên sản phẩm: + Bản vẽ thiết kế mơ hình xe gắn máy hybrid điện-khí + Mơ hình xe xe gắn máy hybrid phục vụ đào tạo + Bài báo đăng tạp chí khoa học cơng nghệ đại học Đà Nẵng có số ISSN, thuộc danh mục Hội đồng Chức danh Giáo sư Nhà nước Hiệu quả, phương thức chuyển giao kết nghiên cứu khả áp dụng: + Tài liệu mơ hình phục vụ tốt cho giảng viên, sinh viên ngành Công nghệ ô tô trình đào tạo nghiên cứu nội dung liên quan đến đề tài + Đề tài cung cấp mơ hình, cơng cụ cho q trình giảng dạy thực hành đến sinh viên theo học chuyên ngành khí động lực Hình ảnh, sơ đồ minh họa Phương án bố trí động điện xe gắn máy a Động điện đặt bánh xe trước; b Động điện đặt bánh xe sau; c Động điện đặt bánh Sơ đồ truyền động hệ thống hybrid nối tiếp Sơ đồ truyền động hệ thống hybrid song song Sơ đồ truyền động hệ thống hybrid hỗn hợp 12 11 10 13 Sơ đồ cung cấp LPG 1- Bình chứa, 2- Khố ga, 3- Van điều áp, 4- Van điện từ, 5- Van cấp LPG, 6- Đầu van cấp LPG, 7- Vít điều chỉnh cơng suất; 8- Vịi phun LPG, 9- Vịi phun không tải, 10- lỗ hút chân không; 11- Van hút chân khơng, 12-Bộ phụ kiện GATEC 27, 13-Vít điểu chỉnh không tải Cầu chỉnh lưu pha, tăng áp ổn định điện áp DC-DC Sơ đồ điều khiển xe gắn máy hybrid Thiết kế chế tạo mô hình xe gắn máy sinh thái chạy điện nhiên liệu khí - Nhiên liệu LPG gồm có 50% Propane (C3H8) 50% Butane (C4H10) nên thành phần khối lượng C H là: 0,823 C 0,177 H, khơng có thành phần Oxy nhiên liệu nên Onl = Thay vào công thức (4-1) ta được: L0  8   x0.823  x0.177    15.56 (kg/kg nhiên liệu) 0.232   Nếu lượng khơng khí thực tế đưa vào động để đốt 1kg nhiên liệu L (kg khơng khí/kg nhiên liệu) gọi λ hệ số dư lượng khơng khí, thì:  L L0 (4-2) Gọi maLPG khối lượng khơng khí nạp vào xylanh dùng để đốt cháy LPG, mLPG khối lượng nhiên liệu LPG cung cấp vào xylanh Khi đó, để phản ứng đốt cháy nhiên liệu xảy hoàn toàn theo lý thuyết thì: mLPG  maLPG (kg/kg nhiên liệu) 15.56 3.2.2 Nguyên lý phun LPG cho xe gắn máy Hình 3.2 Nguyên lý phun LPG xe cho cho gắn máy 40 Thiết kế chế tạo mơ hình xe gắn máy sinh thái chạy điện nhiên liệu khí Van mở lực hút chân không tác động lên màng cao su lớn lực căng lò xo Do độ chân khơng S1 thay đổi theo góc quay trục khuỷu nên ta điều chỉnh sức căng lò xo để van bắt dầu mở với độ chân khơng cho trước đóng độ chân khơng họng nhỏ giá trị Hình 3.2 cho thấy tốc độ động cao góc phun (thời gian phun tính theo góc quay trục khuỷu) lớn Nhờ hệ số tương đương hỗn hợp tự động điều chỉnh theo tốc độ động 3.2.3 Sơ đồ tổng quát bố trí hệ thống cung cấp LPG Sơ đồ tổng quát bố trí hệ thống cung cấp LPG 12 11 10 13 Hình 3.3 Sơ đồ cung cấp LPG 1- Bình chứa, 2- Khố ga, 3- Van điều áp, 4- Van điện từ, 5- Van cấp LPG, 6- Đầu van cấp LPG, 7- Vít điều chỉnh cơng suất; 8- Vịi phun LPG, 9- Vịi phun khơng tải, 10- lỗ hút chân khơng; 11- Van hút chân khơng, 12-Bộ phụ kiện GATEC 27, 13-Vít điểu chỉnh khơng tải LPG thể khí cung cấp đến họng qua hai đường đường không tải 12 đường cung cấp 11 Đối với mạch nhiên liệu cấp qua vịi phun đặt họng venturi, van chân không cho phép điều chỉnh thành phần hỗn hợp theo độ chân không đường nạp., ngồi hệ thống cịn có van điều chỉnh công suất tối đa tốc độ không tải 41 Thiết kế chế tạo mơ hình xe gắn máy sinh thái chạy điện nhiên liệu khí 3.3 Sử dụng phụ kiện GATEC 27 xe Cub 50 3.3.1 Giới thiệu phụ kiện GATEC 27 Ứng dụng nhiên liệu thay nhiên liệu tái tạo xe gắn máy giải pháp hữu hiệu góp phần đa dạng hóa nguồn lượng, tiết kiệm nhiên liệu giảm ô nhiễm môi trường nước ta Trước phát triển sở hạ tầng cung cấp nhiên liệu thay xăng dầu việc hồn thiện cơng nghệ ứng dụng nhiên liệu xe gắn máy cần phải nghiên cứu tường tận Nhóm nghiên cứu động nhiên liệu khí GATEC thuộc trường Đại học Bách khoaĐại học Đà Nẵng nghiên cứu vấn đề từ 20 năm qua Qua trải nghiệm thực tiễn, phụ kiện cung cấp nhiên liệu khí cho xe gắn máy khơng ngừng hồn thiện Qua nhiều phiên bản, đến phụ kiện GATEC 27 xử lý vướng mắc mặt kỹ thuật để áp dụng thực tiễn Nhiên liệu khí nhiên liệu hóa thạch (như khí dầu mỏ hóa lỏng LPG, khí thiên nhiên CNG) nhiên liệu tái tạo (như biogas, hydrogen…) nhiên liệu khí thu hồi từ phân hủy nhiệt rác thải nhựa, khí thu hồi từ khí hóa nhiên liệu rắn… Bất kỳ nhiên liệu khí nén lưu trữ bình chứa sử dụng xe gắn máy nhờ phụ kiện GATEC 27 GATEC 27 phụ kiện tích hợp, đảm bảo trì thành phần hỗn hợp tối ưu chế độ công tác động từ chạy không tải đến tăng tải đột ngột Nguyên lý hoạt động phụ kiện xác lập dựa nghiên cứu bản, mơ hình hóa trải nghiệm thực tiễn GATEC nghiên cứu hoàn thiện nguyên lý lẫn thiết kế phụ kiện GATEC 27 để hạn chế tối đa việc cải tạo hệ thống nhiên liệu xăng nguyên thủy xe Ngồi việc lắp bổ sung thêm vịi phun nhiên liệu khí, khơng cịn cải tạo khác động Vì xe gắn máy sử dụng xăng lại cần thiết Bộ phụ kiện GATEC 27 gọn gàng, thuận tiện cho việc lắp đặt tất loại xe gắn gắn máy: Xe gắn máy chân số hay tay ga, xe gắn máy phun xăng điện tử hay hút khí qua họng khuếch tán truyền thống 42 Thiết kế chế tạo mơ hình xe gắn máy sinh thái chạy điện nhiên liệu khí Người sử dụng điều chỉnh công suất cực đại động để đảm bảo cho xe hoạt động tiết kiệm điều kiện vận hành khác (xe chạy thành phố, xe chạy đường trường, hỗ trợ công suất để leo dốc ) Trong chờ đợi việc sản xuất, cung ứng đại trà loại nhiên liệu khí tái tạo việc sử dụng khí dầu mỏ hóa lỏng LPG xe gắn máy với phụ kiện hoàn toàn khả thi Một số trạm cấp xăng dầu cần bổ sung thêm mô-đun cung cấp LPG nước phát triển làm triển khai giải pháp Hiệu sử dụng LPG xe gắn máy rõ rệt Bình quân xe tiêu thụ khoảng 1kg LPG chạy quãng đường tương đương với lít xăng tất chế độ vận hành Mức độ phát thải ô nhiễm giảm đến 80% so với chạy xăng 3.3.2 Cấu tạo phụ kiện GATEC 27 Cấu tạo phụ kiện GATEC 27 gồm phần chính: Các đầu nối khí gas, màng cao su tạo chân khơng, lò xo hồi chịu nén, cấu đòn bẩy piston tỉ lệ hình 3.4 Hình 3.4 Kết cấu phụ kiện GATEC 27 1- Đầu van cấp LPG; 2- Nắp hồ trộn; 3- Màng chân khơng; 4- Phần vỏ dưới; 5- Nắp dưới; 6- Ống chặn; 7- Van hút chân khơng; 8- Ống Làm kín, 9- Cơ cấu đòn bẩy; 10- dây kéo piston; 11- Piston; 12- Đầu vào van cấp LPG; 13- Lò xo 43 Thiết kế chế tạo mơ hình xe gắn máy sinh thái chạy điện nhiên liệu khí Nguyên lí hoạt động : - Ở chế độ không tải độ chân không thấp, lực tác dụng lên màng chân không khơng đủ thắng lực lị xo, làm piston 11 tì lên van 12 ngắt đường cấp LPG đến vịi phun đặt họng venturi - Ở chế độ tăng tốc áp suất chân không tác dụng lên màng lớn, tác dụng lên cấu đòn bẩy 9, thắng lực lò xo 13 kéo piston 11 xuống mở van 12 cho khí ga từ bình chứa đến vịi phun theo tỉ lệ, phù hợp với chế độ làm việc động 3.3.3 Bố trí phụ kiện GATEC 27 GATEC 27 phụ kiện hệ qua nhiều phiên bản, đến phụ kiện xử lý vướng mắc mặt kỹ thuật để áp dụng thực tiễn, GATEC 27 có kích thước tổng qt cao 15cm, chiều dài dài chiều rộng 8,5cm, với kích thước nhỏ gọn phụ kiên bố trí vào khơng gian trống bê phải đầu động gắn với khung xe hình 3.5 Hình 3.5 Bố trí phụ kiện GATEC 27 Kết luận Động nhiệt chạy LPG với phụ kiện thiết kế phù hợp với điều kiện vận hành xe chế độ tải lớn phối hợp cơng suất với động điện phần 44 Thiết kế chế tạo mơ hình xe gắn máy sinh thái chạy điện nhiên liệu khí lớn thời gian hoạt động đường đặc tính tải nặng cần leo đèo dốc chạy đường trường cần tốc độ cao GATEC 27 phụ kiện tích hợp, đảm bảo trì thành phần hỗn hợp tối ưu chế độ công tác động từ chạy không tải đến tăng tải đột ngột Nguyên lý hoạt động phụ kiện xác lập dựa nghiên cứu bản, mô hình hóa trải nghiệm thực tiễn Bộ phụ kiện GATEC 27 hoàn thiện để hạn chế tối đa việc cải tạo hệ thống nhiên liệu xăng nguyên thủy xe Ngoài việc lắp bổ sung thêm vịi phun nhiên liệu khí, khơng cịn cải tạo khác động Vì xe gắn máy sử dụng xăng lại cần thiết Trong chờ đợi việc sản xuất, cung ứng đại trà loại nhiên liệu khí tái tạo việc sử dụng khí dầu mỏ hóa lỏng LPG xe gắn máy với phụ kiện hoàn toàn khả thi Một số trạm cấp xăng dầu cần bổ sung thêm mô-đun cung cấp LPG nước phát triển làm triển khai giải pháp 45 Thiết kế chế tạo mơ hình xe gắn máy sinh thái chạy điện nhiên liệu khí THỰC NGHIỆM VÀ ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ XE GẮN MÁY HYBRID LPG-ĐIỆN 4.1 Thiết kế bố trí hệ thống bổ sung 4.1.1 Cải tạo phuộc để lắp trục bánh xe điện Cải tạo xe gắn máy lắp đặt động thực theo nguyên tắc giảm tối đa thay đổi kết cấu, kiểu dáng xe gắn máy chạy xăng nguyên thủy Vì đề tài chọn cách lắp đặt động sau: Lắp đặt động nhiệt: Động nhiệt, hệ thống truyền động hệ thống điều khiển động nhiệt giữ nguyên xe gắn máy trước cải tạo Công suất động nhiệt truyền qua bánh sau, thông qua cấu ly hợp nồi Điều giúp đơn giản hóa tối đa công nghệ chuyển đổi giá thành xe sau chuyển đổi thành xe hybrid Lắp đặt động điện: Động điện dẫn động bánh xe trước xe gắn máy hybrid Cụm động điện, bánh xe, cấu giảm xóc, hệ thống phanh, hệ thống điều khiển chắn bùn lấy nguyên vẹn từ xe gắn máy điện Hình 4.1 giới thiệu cụm động điện Hình 4.1 Động điện có trục nối cứng Cải tạo lại phuộc trước để lắp bánh xe điện ta tiến hành xẻ rãnh có độ rộng với đường kính lỗ lắp trục phuộc Để lắp trục bánh xe điện từ lên Để lắp đặt cụm động điện lên xe gắn máy, phuộc trước xe cải tạo, cắt bỏ cấu lắp đặt bánh xe cũ hàn vào cấu lắp đặt cụm động điện-bánh xe 46 Thiết kế chế tạo mơ hình xe gắn máy sinh thái chạy điện nhiên liệu khí Do bánh xe có kích thước nhỏ bánh xe cũ nên chiều dài phuộc trước điều chỉnh để đảm bảo chiều cao xe không thay đổi sau cải tạo 31 4 6 77 Động điện Dây nguồn động Bu lông nối Càng xe Phuộc trước xe máy Lốp xe R 23 R 47 60 Hình 4.2 Phuộc bánh xe thiết kế cho xe gắn máy hybrid LPG- điện 4.1.2 Bố trí lắp đặt ắc quy cho động điện Khi chọn phương án đặt động điện phía trước động điện loại có cơng suất lớn nên ắc quy theo với động điện có dung lượng lớn Động điện sử dụng điện áp 48 (V) nên có bình ắc quy loại 12 (V) Mỗi bình ắc quy dài 180 (mmm), rộng 76 (mm), cao 167 (mm) trọng lượng 4,35 (kg) Việc bố trí ắc quy cho động điện dựa tiêu chí sau: - Tận dụng khoảng không gian trống trải xe để lắp đặt 47 Thiết kế chế tạo mơ hình xe gắn máy sinh thái chạy điện nhiên liệu khí - Khơng gây vướng víu cho người lái người ngồi sau - Có tính thẩm mỹ cao - Khi trời mưa hộp chứa ắc quy phải đảm bảo khơng đọng nước Hình 4.3 Vị trí lắp đặt Accu 4.1.3 Bố trí lắp đặt bình chứa LPG cho động nhiệt Phương án chứa LPG xe gắn máy Hình 4.4 Bình gas đặt thùng sau xe Việc bố trí bình LPG xe gắn máy vừa phải đảm bảo độ an tồn tuyệt đối cho người sử dụng vừa khơng làm thay đổi mẫu mã, kết cấu xe Để đảm bảo yếu tố bình chứa LPG đặt thùng đặt phía sau xe hình 4.4 Hình 4.5 giới thiệu mơ hình xe gắn máy Honda Cub 50cc trước sau cải tạo Sau thiết kế, bố trí thêm chi tiết cho phù hợp với đề tài xe gắn máy hybrid điệnkhí chi tiết ban đầu xe giữ ngun 48 Thiết kế chế tạo mơ hình xe gắn máy sinh thái chạy điện nhiên liệu khí (a) (b) Hình 4.5 Bản vẽ xe gắn máy LPG-điện trước sau cải tạo a Xe gắn máy Honda Cub trước cải tạo b Xe gắn máy Hybrid LPG-điện Hình 4.6 Mơ hình xe thực tế sau cải tạo 49 Thiết kế chế tạo mô hình xe gắn máy sinh thái chạy điện nhiên liệu khí 4.2 Thử nghiệm đường thực Tiến hành thử xe chế độ vận hành khác điều kiện sử dụng khác để có đánh giá tổng quát đặc tính làm việc xe sau cải tạo: - Tiêu hao lượng sử dụng động điện, động nhiệt kết hợp hai - Khả sạc lại cho ắc quy chạy động nhiệt - Tốc độ tối đa động điện động LPG Trước thử xe phải nạp đầy ắc quy, nạp đầy bình chứa LPG, cân khối lượng bình LPG lúc đầy, sau bình cân lại sau quãng đường thử để biết lượng tiêu thụ, xe vận hành điều kiện có tải Hình 4.7 Chạy thực nghiệm xe hybrid LPDG-điện đường phố 4.3 Kiểm tra thực nghiệm thơng số tính ban đầu - Xe máy hybrid LPG-Điện sau chế tạo kiểu dáng giữ nguyên ban đầu - Trước cải tạo khối lượng xe 85kg, khối lượng xe tăng thêm 16 kg sau cải tạo, khối lượng tổng thể xe 101kg - Chế độ tải: người (130kg) - Tiêu thụ lượng: 50 Thiết kế chế tạo mơ hình xe gắn máy sinh thái chạy điện nhiên liệu khí + Vận hành điện: lần sạc đầy khoảng 15km + Vận hành LPG: chạy 17,5 km tiêu tốn khoảng 0,319 kg LPG (tức 1kg LPG vận hành khoảng 54km) với vận tơc trung bình vtb = 35,67 km/h + Vận hành xăng: chạy 17,5 km tiêu tốn khoảng 0,265 kg xăng (tức lít xăng vận hành khoảng 46 km) với vận tốc trung bình vtb = 34,3 km/h + Ở chế độ vận hành động nhiệt để nạp điện trở lại ắc quy cạn hồn tồn dung lượng chạy khoảng 12km động nhiệt dung lượng sạc lại cho ắc quy cung cấp cho động điện chạy thêm khoảng 1,5km - Khả tăng tốc: + Động điện: tăng tốc từ – 35 Km/h thời gian 40s + Động nhiệt: Khả tăng tốc chạy LPG xăng xấp xỉ nhau: – 50 km/h thời gian 10s 4.4 Ưu nhược điểm xe gắn máy hybrid sau q trình cải tạo Ưu điểm: + Xe kết hợp nguồn công suất riêng biệt, tạo thuận lợi cho người sử dụng + Xe giải phần toán lượng tương lai, nhiên liệu hóa thạch cạn kiệt + Xe gắn máy hybrid sản phẩm thân thiện với môi trường xe lai thường sử dụng 30-60% nhiên liệu so với xe chạy xăng truyền thống Ít xăng có nghĩa làm giảm lượng khí CO2 khơng khí + Xe hybrid sản tiết kiệm nhiên liệu Tiết kiệm nhiên liệu đồng nghĩa với việc tiết kiệm khoản chi phí cho xăng dầu, đặc biệt người thường xuyên sử dụng xe để làm hàng ngày Nhược điểm: + Trạm nạp điện cho Ắc quy chưa phổ biến, thời gian nạp kéo dài nhiều lần so với việc nạp xăng truyền thống + Trạm cung cấp lưu giữ LPG cịn gặp nhiều khó khăn + Thời gian hoạt động phương tiện sau cải tạo chưa cao 51 Thiết kế chế tạo mơ hình xe gắn máy sinh thái chạy điện nhiên liệu khí KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN Nhờ việc lựa chọn phương án bố trí khoa học tận dụng tối đa khơng gian bố trí đạt kết cải tạo mong muốn Sản phẩm sau cải tạo khơng khác so với mẫu xe ngun ban đầu Kết vận hành thực nghiệm cho thấy xe vận hành phù hợp với điều kiện đường xá đô thị Việt Nam Xe hybrid LPG – Điện tối ưu hóa việc sử dụng cơng suất giảm ô nhiễm môi trường Qua trình thiết kế cải tạo xe gắn máy chạy xăng thành xe gắn máy hybrid LPG – Điện (Thiết kế truyền động khí) đến số kết luận sau: - Có thể cải tạo xe gắn máy 50cc thành xe gắn máy hybrid điện-LPG sử dụng cụm phận xe máy điện có thị trường Điều cho phép đơn giản hóa qui trình giảm giá thành cải tạo xe - Thực cải tạo xe Cub 50 dễ thực hiện, việc bố trí động điện, ắc quy bình chứa nhiên liệu LPG dễ dàng có tính thẩm mỹ cao Giữ nguyên vị trí lắp đặt động nhiệt hệ thống truyền động bánh sau, động điện dẫn động bánh trước giải pháp tối ưu bố trí hệ thống động lực xe gắn máy hybrid - Sử dụng loại động điện chiều khơng chổi than hoạt động chế độ động chế độ máy phát Động điện gắn trực tiếp vào vành bánh xe - Hệ thống truyền lực giữ nguyên, động nhiệt chuyển từ sử dụng nhiên liệu xăng thành nhiên liệu LPG nhờ sử dụng phụ kiện GATEC-27 Với phụ kiện này, vừa vận hành xe nhiên liệu LPG chạy xăng cần thiết - Chuyển từ việc cấp xăng thành cấp LPG qua họng hút nhờ tính đơn giản - Một sạc bố trí hốc chứa đồ nhỏ phía đầu xe để sạc điện trực tiếp cho ắc quy từ lưới điện xe không sử dụng - Mạch tự nạp điện cho ắc quy thiết kế để xe tự nạp lại cho ắc quy 48V động điện hoạt động chế độ máy phát như: phanh, xe đổ dốc xe chạy hoàn toàn động LPG Hệ thống tự nạp điện cho accu xe chạy động nhiệt cho phép xe phối hợp sử dụng linh hoạt nguồn động lực xe tình vận hành khác 52 Thiết kế chế tạo mơ hình xe gắn máy sinh thái chạy điện nhiên liệu khí - Kết thực nghiệm cho thấy khả vận hành nhiên liệu LPG ổn định, tăng tốc tốt, lượng phát thải ô nhiễm thấp so với nhiên liệu xăng Khả vận hành động điện êm ái, khơng gây tiếng ồn Tính kỹ thuật xe gắn máy hybrid phù hợp với việc sử dụng xe thành phố đường trường Trong tương lai áp dụng cải tạo với tất dịng xe có thị trường khơng riêng xe dịng xe Honda Cub50 Có thể nghiên cứu thêm hệ thống tay ga tự động kết hợp động điện động nhiệt cho linh hoạt dễ sử dụng cải tiến tăng dung lượng bình điện để xe hoạt động quãng đường xa thời gian sạc ngắn với lần sạc đầy 53 Thiết kế chế tạo mơ hình xe gắn máy sinh thái chạy điện nhiên liệu khí TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Nguyễn Tất Tiến, “Nguyên lý động đốt trong”, (2000) [2] Hồ Tấn Chuẩn, Nguyễn Đức Phú, Trần Văn Tế, Nguyễn Tất Tiến (2000), Kết cấu tính tốn động đốt trong, NXB ĐH&THCN, Hà Nội [3] Nguyễn Hữu Cẩn, Dư Quốc Thịnh, Phạm Minh Thái, Nguyễn Văn Tài, Lê Thị Vàng, “Lý thuyết ô tô máy kéo”, (2013) [4] Bùi Văn Ga (Chủ biên), Trần Văn Nam, “Ơ tơ khơng truyền thống Nhà Xuất Bản Giáo dục Việt Nam”, (2010) [5] Bui Van ga, Nguyen Quan, “Nghiên cứu hệ thống động lực cho tơ hybrid (lai) Việt Nam” (Tạp chí Giao Thông Vận Tải, số 3-2005, pp 58-60) Bùi Văn Ga, Trần Văn Nam, Hồ Sĩ Xuân Diệu, Nguyễn Quân, “Thiết kế hệ thống động lực cho ô tô hybrid điện-nhiệt hai chỗ ngồi” Tuyển tập Hội Nghị Cơ học toàn quốc lần thứ VIII, Hà Nội, 7-8/12/2007 [6] [7] [8] [9] Bùi Văn Ga, Th.S Nguyễn Quân, “Xe gắn máy hybrid điện-gas” Tạp chí Giao thơng Vận tải số 1+2/2008, pp 49-51 68 Bùi Văn Ga, Nguyễn Quân, Nguyễn Hương, Nguyễn Việt Hải, “Giải pháp phối hợp công suất cho xe gắn máy hybrid”, Tuyển tập Hội Nghị Cơ Học Thuỷ Khí tồn quốc 2009, pp 157-164, Đà Nẵng 22-25/7/2009) Bùi Văn Ga, Nguyễn Quân, Nguyễn Hương, “Thiết kế xe gắn máy hybrid” Tạp chí Khoa học-Cơng nghệ Đại học Đà Nẵng, số 4(33), 2009, pp 20-27 [10] Bùi Văn Ga, Nguyễn Quân, Nguyễn Việt Hải, Nguyễn Hương, “Thiết kế xe gắn máy hybrid”, Hội nghị Khoa học Công nghệ lần thứ 11, Trường Đại học Bách KhoaĐại học Quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh, Phân ban Kỹ thuật Ơ tơ-Động nhiệt, pp 88-94, HCMC, 21-23/10/2009 [11] Bùi Văn Ga, Trần Thanh Hải Tùng, Hồ Sĩ Xuân Diệu, “Hệ thống động lực ô tô hybrid chỗ ngồi sử dụng điện khí dầu mỏ hóa lỏng LPG”, Tạp chí Nghiên cứu Phát triển-Sở Khoa học Công nghệ Thừa Thiên-Huế, số 6(77)/2009, pp 57-65 54 ... Thiết kế chế tạo mơ hình xe gắn máy sinh thái chạy điện nhiên liệu khí TÍNH TỐN THIẾT KẾ CẢI TẠO XE GẮN MÁY HONDA CUB THÀNH XE GẮN MÁY HYBRID 2.1 Thiết kế cải tạo xe gắn máy có sẵn thành xe gắn. .. nhiệt động điện đến bánh xe chủ động hình 2.8 Hình 2.8 Hệ thống hybrid hỗn hợp 19 Thiết kế chế tạo mơ hình xe gắn máy sinh thái chạy điện nhiên liệu khí Tuy nhiên việc thiết kế kết chia kết hợp... cơng suất động điện sử dụng để tạo sức kéo cho xe 26 Thiết kế chế tạo mơ hình xe gắn máy sinh thái chạy điện nhiên liệu khí Hình 2.12 Sơ đồ điều khiển xe gắn máy hybrid b Xe hybrid chạy động nhiệt