Nghiên cứu thiết kế xe buýt CNG phục vụ vận tải hành khách công cộng tại thành phố hồ chí minh

-1- MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN TÓM TẮT LUẬN VĂN DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT BẢNG PHỤ LỤC Chương 1.KHẢO SÁT HIỆN TRẠNG XE BUÝT DIESEL TẠI THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH HIỆN NAY .07 1.1 Hiện trạng giao thông công cộng hệ thống xe buýt TP.HCM 07 1.1.1 Hiện trạng đường xá giao thông đô thị 07 1.1.2 Cơ sở hạ tầng vận chuyển hành khách xe buýt 10 1.2 Tiêu chuẩn khí thải xe buýt diesel 13 1.2.1 Tiêu chuẩn khí thải nước giới 13 1.2.2 Tiêu chuẩn khí thải Việt Nam 14 1.2.3 Các qui trình đo tiêu nhiễm 15 1.2.3.1 Qui trình thử cộng đồng Châu Âu .15 1.2.3.2 Qui trình đo khí thải Việt Nam động cháy nén 17 1.3 Hiện trạng kỹ thuật xe buýt diesel 18 1.3.1 Động khung gầm .18 1.3.2 Thân, vỏ xe trang bị xe 19 1.4 Tác động môi trường xe buýt diesel 20 1.4.1 Xe buýt diesel gây ô nhiễm môi trường 20 1.4.2 Kiểm tra khí thải thực tế xe buýt B80 21 1.4.2.1 Khái niệm 21 1.4.2.2 Giới thiệu thiết bị đo 21 1.4.2.3 Giới thiệu phương tiện đo 22 1.4.2.4 Thao tác q trình đo 23 1.4.2.5 Kết 23 1.4.3 Khí thải xe buýt diesel tác hại với môi trường 25 1.5 Tác động mơi trường khí thải xe bt diesel 28 -2- 1.6 Biện pháp giảm ô nhiễm khí thải động diesel xe buýt 30 1.6.1 Biện pháp cải thiện trình cháy 30 1.6.1.1 Tăng áp 30 1.6.1.2 Cải thiện trình phun nhiên liệu 31 1.6.2 Biện pháp hồi lưu khí xả .31 1.6.3 Biện pháp dùng xúc tác khí xả .32 1.6.4 Sử dụng nhiên liệu thay 33 1.7 Mục tiêu đối tượng phạm vi nghiên cứu đề tài 34 1.8 Ý nghĩa khoa học đề tài 35 Chương NGHIÊN CỨU CÁC GIẢI PHÁP CÔNG NGHỆ CNG CHO XE BUÝT TRÊN THẾ GIỚI 36 2.1 Giới thiệu nhiên liệu CNG 36 2.1.1 Giới thiệu 36 2.1.2 Trữ lượng nguồn cung cấp CNG nước ta 39 2.2 Hiện trạng sử dụng xe buýt CNG giới Việt Nam 42 2.2.1 Hiện trạng sử dụng xe buýt CNG nưới giới 42 2.2.2 Tình hình sử dụng xe buýt CNG Việt Nam .46 2.3 Cấu tạo, bố trí chung xe buýt CNG .47 2.4 Động hệ thống nhiên liệu CNG 48 2.4.1 Hệ thống nhiên liệu CNG dùng chế hịa khí 48 2.4.2 Hệ thống nhiên liệu CNG phun gián tiếp 49 2.4.2 Phun CNG đa điểm 49 2.4.2 Phun CNG đơn điểm 51 2.4.3 Hệ thống nhiên liệu CNG phun trực tiếp (CNG – DI) 52 2.5 Công nghệ chuyển đổi động Diesel thành động CNG .53 2.5.1 Động lưỡng nhiên liệu 53 2.5.2 Chuyển đổi động sang sử dụng hoàn toàn CNG 55 2.6 Kết Luận 56 Chương NGHIÊN CỨU XE BUÝT DIESEL TRANSINCO B80 57 -3- 3.1 Nghiên cứu xe buýt diesel Transinco B80 57 3.1.1 Giới thiệu xe buýt diesel Transinco B80 57 3.1.2 Các thông số động hệ thống nhiên liệu .59 3.1.2.1 Buồng cháy Piston 59 3.1.2.2 Nắp xylanh 60 3.1.2.3 Thanh truyền 61 3.1.2.4 Trục khủy 62 3.1.2.5 Hệ thống nhiên liệu 63 3.1.2.6 Gầm xe 63 3.2 Tính tốn nhiệt động D6AV 64 3.2.1 Quá trình nạp 66 3.2.2 Quá trình nén 67 3.2.3 Quá trình cháy 67 3.2.4 Quá trình dãn nở 68 3.2.5 Tính tốn thông số 69 3.2.6 Tổng hợp q trình tính tốn nhiệt .70 3.2.7 Vẽ đồ thị công thị 71 3.2.7.1 Chọn tọa độ vng góc 72 3.2.7.2 Các điểm đặc biệt đồ thị công 72 3.2.7.3 Dựng đường cong nén .72 3.2.7.4 Dựng đường cong dãn nở 72 3.2.7.5 Dựng hiệu đính đồ thị cơng 73 3.2.8 Đường đặc tính ngồi động 74 Chương NGHIÊN CỨU CHUYỂN ĐỔI XE BUÝT DIESEL TRANSINCO B80 THÀNH XE BUÝT CNG 76 4.1 Chuyển đổi động D6AV sang động CNG đánh lửa cưỡng 76 4.1.1 Giảm tỉ số nén động .76 4.1.1.1 Chọn phương án 76 4.1.1.2 Tính tốn cải tạo piston 77 -4- 4.1.1.3 Tính tốn bền Piston sau cải tạo 78 4.1.2 Cân động sau cải tạo .79 4.1.3 Cải tạo nắp xylanh, lắp đặt bugi đánh lửa 83 4.1.4 Nghiên cứu lắp đặt hệ thống cung cấp nhiên liệu CNG cho động 85 4.2 Lựa chọn bố trí dãy bình nhiên liệu CNG cho xe buýt sau cải tạo .86 4.2.1 Lựa chọn loại bình chứa CNG 86 4.2.1.1 Giới thiệu số loại bình chứa CNG 86 4.2.1.2 Điều kiện hoạt động xe .88 4.2.1.3 Lựa chọn loại bình CNG 88 4.2.2 Bố trí dãy bình nhiên liệu CNG khoang gầm xe buýt B80 89 4.2.2.1 Chọn phương án 89 4.3 Tính tốn nhiệt động sau cải tạo 93 4.3.1 Quá trình nạp 95 4.3.2 Quá trình nén 96 4.3.3 Quá trình cháy 96 4.3.4 Quá trình dãn nở 97 4.3.5 Tính tốn thông số 98 4.3.6 Tổng hợp q trình tính tốn nhiệt, so sánh với động trước cải tạo .99 4.3.7 Vẽ đồ thị công thị .100 4.3.7.1 Chọn tọa độ vng góc 100 4.3.7.2 Các điểm đặc biệt đồ thị công 100 4.3.7.3 Dựng đường cong nén 101 4.3.7.4 Dựng đường cong dãn nở 101 4.3.7.5 Dựng hiệu đính đồ thị cơng .102 4.3.8 Dựng đường đặc tính ngồi động 103 4.4 Tính tốn động lực học xe bt sau cải tạo 105 4.4.1 Tốc độ di chuyển ô tô 105 4.4.2 Lực kéo bánh xe chủ động 105 4.4.3 Lực cản khơng khí ô tô di chuyển 106 -5- 4.4.4 Nhân tố động lực học ô tô 106 4.4.5 Khả vượt dốc 106 4.4.6 Đồ thị nhân tố động lực học .108 4.4.7 Kết luận 108 4.5 So sánh, đánh giá .109 Chương NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ ĐÓNG MỚI XE BUÝT CNG 113 5.1 Thiết kế bố trí chung 113 5.1.1 Điều kiện làm việc tiêu chuẩn xe buýt 113 5.1.2 Yêu cầu việc bố trí chung hệ thống xe 114 5.1.2.1 Ghế hành khách .114 5.1.2.2 Ghế người lái 116 5.1.2.3 Khoang hành khách .117 5.1.2.4 Khoang lái .118 5.1.2.5 Cửa sổ 120 5.1.2.6 Gương chiếu hậu 120 5.1.2.7 Hệ thống nhiên liệu 121 5.1.2.8 Hệ thống chiếu sáng tín hiệu .122 5.1.2.9 Hệ thống điều hồ khí hậu .122 5.1.2.10 Trang thiết bị khác .123 5.1.3 Chọn phương án .123 5.2 Thiết kế bố trí chung cho xe buýt .125 5.2.1 Tính tốn sơ khối lượng xe buýt thiết kế .125 5.2.2 Xác định tọa độ trọng tâm 125 5.2.2.1 Trọng tâm Chassis 126 5.2.2.2 Trọng tâm ghế hành khách 126 5.2.2.3 Trọng tâm khung xương 127 5.2.2.4 Trọng tâm dãy bình CNG 133 5.2.2.5 Trọng tâm xe thiết kế .134 5.2.3 Tổng thể xe buýt thiết kế 135 -6- 5.3 Tính tốn ổn định động lực học xe buýt thiết kế 137 5.3.1 Tính ổn định dọc .137 5.3.1.1 Ổn định dọc tĩnh 139 5.3.1.2 Ổn định dọc động 140 5.3.2 Tính ổn định ngang 141 5.3.3 Ổn định phanh 143 5.3.3.1 Gia tốc chậm dần phanh 144 5.3.3.2 Quãng đường phanh 144 5.3.3.3 Thời gian phanh .144 5.3.3.4 Tính ổn định ô tô phanh 144 5.3.4 Tính bán kính quay vịng nhỏ ơtơ .147 5.4 Tính tốn động lực học xe bt thiết kế 149 5.4.1 Công suất mơ men động theo số vịng quay 149 5.4.2 Tốc độ di chuyển ô tô 149 5.4.3 Lực kéo bánh xe chủ động 149 5.4.4 Lực cản khơng khí tơ di chuyển 149 5.4.5 Nhân tố động lực học ô tô 150 5.4.6 Khả vượt dốc 150 5.4.7 Khả tăng tốc .150 5.4.8 Đường đặc tính ngồi động 152 5.4.9 Đồ thị nhân tố động lực học .153 5.4.10 Đồ thị đặc tính tăng tốc 154 5.5 Tổng kết, đánh giá xe buýt CNG thiết kế đóng 155 Chương KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 158 6.1 Kết luận .158 6.2 Kiến nghị 158 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO .160 PHỤ LỤC -7- Chương KHẢO SÁT HIỆN TRẠNG XE BUÝT DIESEL TẠI THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH HIỆN NAY 1.1 Hiện trạng giao thông công cộng hệ thống xe buýt TP.HCM 1.1.1 Hiện trạng đường xá giao thông đô thị [11] Thành phố Hồ Chí Minh (TP.HCM) nằm vùng chuyển tiếp miền Đông Nam Bộ Đồng sông Cửu Long, thành phố đông dân nhất, đồng thời trung tâm kinh tế, văn hóa, giáo dục quan trọng bậc Việt Nam TP.HCM ngày bao gồm 19 quận huyện tổng diện tích 2.095,01 km² Vào năm 2009, thành phố có dân số 6.650.942 người, mật độ trung bình 3.175 người/km², giữ vai trị quan trọng kinh tế Việt Nam Thành phố chiếm 20.2 % tổng sản phẩm 27.9 % giá trị sản xuất cơng nghiệp tồn quốc Nhờ điều kiện tự nhiên thuận lợi, Thành phố trở thành đầu mối giao thông quan trọng Việt Nam Đông Nam Á, bao gồm đường bộ, đường sắt, đường thủy đường không Trong lĩnh vực giáo dục, truyền thơng, thể thao, giải trí, TP.HCM giữ vai trị quan trọng bậc Mạng lưới giao thơng đường TP.HCM có 3.584 đường với tổng chiều dài 3.669 km, tổng diện tích mặt đường 25.704.420 m2 tổng số 2.097,7 km2 diện tích đất tự nhiên tồn thành phố Diện tích đất dành cho giao thơng chiếm trung bình 1.227%, thấp so với nước phát triển 10-15% Đất dành cho giao thông thiếu phân bố khơng Trong xuất phát từ lịch sử phát triển thành phố bất cập công tác quản lý, quy hoạch khiến cho sở hạ tầng giao thơng thành phố cịn thấp kém; hàng loạt tuyến đường có bề rộng nhỏ; mạng lưới đường sá chưa xây dựng đồng khu vực dẫn tới tượng bị chia cắt Đủ loại phương tiện giao thông lúc chạy đường vừa phức tạp vừa an toàn giao thông Các dự án tuyến đường vành đai, đại lộ Đông Tây, mở rộng đường Nam Kỳ Khởi Nghĩa - Nguyễn Văn Trỗi… hàng loạt cầu huyết mạch cầu Nguyễn Văn -8- Cừ, cầu Thủ Thiêm.… hoàn thành hiệu sử dụng chưa cao, bị cản trở loại lô cốt Chính bất cân đối đến tuyến đường tải, số vụ ùn tắc giao thông kéo dài 30 phút địa bàn tính riêng tháng đầu năm lên đến 22 vụ, gấp đôi so với kỳ năm trước Thống kê chưa bao gồm vụ ùn tắc nhỏ, kéo dài 10-15 phút Tỷ lệ người sử dụng phương tiện giao thông công cộng thành phố lớn nước ta đạt 50% mục tiêu phấn đấu Chiến lược phát triển giao thông vận tải bền vững môi trường mục tiêu Bộ Tài nguyên Môi trường Bộ Giao thông Vận tải đề đến năm 2020 Mục tiêu chiến lược nhằm xây dựng hệ thống giao thông vận tải bền vững môi trường, đáp ứng nhu cầu giao thông vận tải người dân cách an toàn, bảo đảm sức khỏe người công xã hội; đồng thời hạn chế tiêu thụ nguồn tài nguyên không tái tạo, tiết kiệm đất không ảng hưởng đến hệ sinh thái Nội dung, nhiệm vụ Chiến lược tập trung vào việc phát triển mạng lưới vận tải hành khách công cộng ưu tiên phát triển hệ thống vận tải công cộng đô thị; hạn chế kiểm soát phát triển số lượng phương tiện cá nhân mà trước hết mô tô – xe máy; đầu tư cải tạo phát triển hạ tầng kỹ thuật giao thông đô thị nhằm đạt mức trung bình nước tiên tiến khu vực Cùng với việc kiểm sốt khí thải từ phương tiện giao thông, xây dựng ban hành quy định kiểm sốt khí thải, hỗ trợ việc loại bỏ thay phương tiện cũ, tăng cường kiểm tra, kiểm sốt khí thải đường khuyến khích thúc đẩy sử dụng phương tiên giao thông phi giới; xây dựng ban hành quy định kiểm tra bảo dưỡng phương tiện giao thông Đồng thời, chiến lược hướng đến việc hồn thiện sách thể chế quản lý chất lượng nhiên liệu, đầu tư phát triển sở hạ tầng giao thơng vận tải bảo trì đường bộ, nâng cao hiệu lực quản lý nhà nước an tồn giao thơng, cải thiện nâng chất trạm quan trắc chất lượng khơng khí bên đường Chiến lược hướng đến mục tiêu đến năm 2020 giảm hàm lượng bụi lơ lửng (TSP) phát sinh đạt tiêu chuẩn quy chuẩn kỹ thuật quốc gia môi trường tiêu chuẩn WHO quy định thị loại I trở lên; giảm nồng độ khí thải CO, HC, -9- NOX, VOC so với năm 2005 Hà Nội TP.HCM; xây dựng lộ trình áp dụng tiêu chuẩn khí thải xe giới để đạt tiêu chuẩn Euro vào năm 2012 Euro vào năm 2017 Về giao thông đô thị TP.HCM chia thành hai nhóm nhóm Phương tiện vận tải hành khách công cộng (PTVTHKCC) nhóm Phương tiện cá nhân Nhóm PTVTHKCC gồm có hai loại chính: Xe buýt, taxi Đến năm 2009, qua bảy năm thực thành phố có 151 tuyến xe buýt 29 Doanh nghiệp vận tải thuộc thành phần kinh tế, sử dụng 3.225 xe buýt để tham gia tổ chức hoạt động, tổng khối lượng vận chuyển hành khách xe buýt đạt 342.5 triệu HK (936 ngàn HK/ngày), bình quân giai đoạn 2002-2008 tăng 45.44%/năm, tăng gấp 9,5 lần so với năm 2002, thu hút 5,4% nhu cầu lại kể taxi đáp ứng 7,2% nhu cầu lại [8] Hiện đơn vị vận tải xe buýt gặp khó khăn lớn tình trạng làm ăn thua lỗ Theo đơn vị này, mức trợ giá xe buýt Uỷ ban nhân dân Thành phố áp dụng từ năm 2003 đến khơng phù hợp Dù tính mức đơn giá tạm thời chờ thành phố phê duyệt đơn giá mức tính thấp giá thị trường từ 12% - 18% Hơn nữa, chi phí từ lương nhân viên, phí trùng tu xe, phí bến bãi… tăng qua năm khiến nhiều Hợp tác xã xe buýt phải bù lỗ Theo số liệu thống kê đơn vị xe buýt năm 2008, nhiều Hợp tác xã xe buýt bị thua lỗ hàng tỷ đồng Đứng đầu danh sách Liên hiệp Hợp tác xã vận tải TP.HCM với 42,5 tỷ đồng; Công ty Trách nhiệm hữu hạn Vận tải TP.HCM lỗ tỷ đồng; Saigon Star lỗ tỷ đồng; hoạt động xe buýt có trợ giá Cơng ty Xe khách Sài Gịn lỗ 12 tỷ đồng Bên cạnh đó, điều kiện đường xá nước ta nhỏ hẹp kích thước số loại xe bt lớn góp phần làm tăng thêm tình trạng kẹt xe trầm trọng tuyến đường có bề rộng nhỏ Hiện có xu hướng sử dụng xe buýt cỡ nhỏ khoảng 28 – 30 chỗ ngồi cho tuyến đường nội thành Đối với xe taxi địa bàn TP.HCM có 40 doanh nghiệp với khoảng 8.000 đầu xe Trong cao Vinasun 2300 đầu xe Mai Linh 2000 đầu xe Cho đến - 10 - lại taxi xa xỉ so với mức thu nhập đại phận dân chúng Nhóm Phương tiện cá nhân gồm có xe đạp, xe gắn máy, xe hơi: Hiện phương tiện giao thơng người dân xe gắn máy với 3.638.266 366.435 xe ôtô (tính đến 4/2009) Cùng với khoảng 700.000 xe máy, 60.000 ô tô biển số tỉnh lưu thông địa bàn thành phố Theo số liệu thống kê nay, địa bàn TP.HCM trung bình ngày có thêm 106 xe ô tô 929 xe gắn máy cấp đăng ký Trong hội thảo môi trường môi trường TP.HCM, nhà khoa học khẳng định: 90% loại khí gây nhiễm khơng khí thành phố phương tiện giao thông gây ra, xe gắn máy Thành phố nói riêng nước nói chung đưa nhiều đề xuất để hạn chế tăng lượng xe cá nhân tăng thuế, thu phí.… Tuy nhiên phương án chưa có đồng thuận cao quần chúng nhân dân nên chưa áp dụng Bảng 1.1: Thống kê số lượng xe giới địa bàn TP.HCM [11] Loại xe Xe buýt Xe buýt Diesel Xe gắn máy Xe ôtô Số lượng 3225 2436 4338266 426435 1.1.2 Cơ sở hạ tầng vận chuyển hành khách xe buýt Giao thông công cộng thành phố chủ yếu xe buýt Tuy nhiên thân hệ thống xe buýt nhiều vấn đề cần chấn chỉnh: Mạng lưới chưa nghiên cứu bố trí cách khoa học; thiếu trầm trọng bến bãi đậu xe dự án đầu tư bến bãi nằm giấy; tình trạng dừng đỗ không trạm; thái độ chưa mực phận tiếp viên tài xế Là đô thị lớn nước đa phần luồng tuyến xe buýt TP.HCM kết thúc vận hành vào 19 Tất đưa đến hệ xe buýt chưa thật thuận tiện cho người sử dụng Bởi người dân chưa mặn mà việc sử dụng xe buýt: - 147 - Từ biểu thức ta thấy góc lệch β tỷ lệ nghịch với momen qn tính lz tơ quanh trục Z qua trọng tâm nó, tỷ lệ thuận với momen quay vịng Mq, với bình phương thời gian phanh t Theo u cầu nhà chế tạo tô xuất xưởng sữa chữa phải đảm bảo lực phanh bánh xe trục nhằm đảm bảo tính ổn định phanh Ngoài độ lệch giới hạn cho phép lực phanh bánh xe trục phải bé 15% so với giá trị lực phanh cực đại bánh xe trục Giả sử gọi Pp,phmax tổng lực phanh cự đại bánh xe bên phải theo điều kiện bám bánh xe với mặt đường, tổng lực phanh thấp bánh xe phía bên trái cho phép là: Pp,trmin = 0,85,Pp,phmax Lúc momen quay vòng cực đại Mqmax xác định sau : ⇒M q max = Pp ph max ⇒M q max = ( Pp ph max B B − Pp tr 2 B − Pp.tr ) ⇒M q max = ( Pp ph max −0,85 Pp ph max ) B ⇒M q max = 0,075 BP p ph max (5.37) Thay công thức vào cơng thức tính β, ta có: ⇒ β max = Mq 2I z t2 = 0,075BP ' p max t 2I z (5.38) Với P’p,max :lực phanh cực đại phía (có thể phía bên phải phía bên trái) Theo điều kiện bám ta có: lực phanh cực đại Pp' max = tính βmax ta có G ϕmax thay vào cơng thức - 148 - ⇒ β max = Mq 2I z t2 = BGt 2ϕ max 0,075BP ' p max t = 0,019 2I z Iz Khi ô tô không tải: G0 = 10889 (kg) Iz0 = 138858,72 (kg,m2) – Mômen qn tính tơ khơng tải Thay số vào ta β0max = 0,043(rad) hay β0max = 2,50 Khi ô tô đầy tải: G = 15689 (kG) Iz = 187770,12 (kg,m2) - – Mơmen qn tính tô đầy tải Thay số vào ta β0max = 0,047(rad) hay β0max = 2,70 (5.39) Tương ứng với góc lệch β0max = 2,70 , quãng đường phanh smin = 4,791m hành lang phanh xe ≤ 3,5m.Ta thấy giá trị cực đại góc lệch β max cho phép phanh không vượt 80 phanh tơ khơng vượt hành lang có chiều rộng 3,5m (Theo tiêu chuẩn số 22-TCN 224- 2000 Bộ GTVT Việt Nam- 2000) 5.3.4 Tính bán kính quay vịng nhỏ ơtơ Hình 5.15 : Xe chạy mặt đường nghiêng ngang - 149 - Bán kính quay vịng nhỏ theo vệt bánh xe trước phía ngồi tính theo cơng thức: Rq = B − B1 L + sin θ Trong : θ = 350: Góc quay bánh xe phía ngồi L = 5,6 m: Chiều dài sở ôtô B = 2,02 m: Vệt bánh xe trước B1 = 1,65 m: Khoảng cách tâm trụ đướng cầu trước Thay thơng số vào cơng thức ta tính được: Rq = B − B1 L 5,6 2,02 − 1,65 + = + = 9,95(m) sin θ sin 35 Bán kính quay vịng nhỏ tính đến tâm đối xứng dọc ôtô : Rmin = B L 5,6 1,65 − = − = 7,17(m) tgθ tg 35 (5.40) 5.4 Tính tốn động lực học xe buýt thiết kế 5.4.1 Công suất mơ men động theo số vịng quay Như trình bày Chương 4, ta lập bảng tính cơng suất mơ men động theo số vịng quay động cháy cưỡng theo công thức:  n  n   n 3   −    N e = N e max  +   n N  n N   n N   10 N e Me = 1,047 ne (kw) (Nm) Trong đó: Nemax = 170 Kw 2300 v/ph, Me = 850 Nm 1400 v/ph, Kết tính tốn bảng 5.12 bên 5.4.2 Tốc độ di chuyển ô tô (5.41) (5.42) - 150 V = 0,377 Trong : ne × Rbx i h io (km/h) ne (v/ph):số vòng quay trục khuỷu động cơ; Rbx = 0,508 m – bán kính làm việc bánh xe; ih – tỷ số truyền hộp số; io = 5,25 – tỷ số truyền cầu chủ động ; Vậy: V = 0,377 ne × 0,508 (km/h) 5,25 × ih (5.43) 5.4.3 Lực kéo bánh xe chủ động Pk = M e × i h × i0 ηt (kG) Rbx Trong : Me = (kG,m) – mô-men xoắn trục động ηt = 0,89 – hiệu suất truyền lực hệ thống truyền lực; Vậy : Pk = 0,89 M e × 4,875 × ih 0,508 (km/h) 5.4.4 Lực cản khơng khí tơ di chuyển PW = K × F ×V 3,6 (kg) Trong : K = 0,06 kgs2/m4 – hệ số cản khơng khí; F (m2) – diện tích cản diện tơ; V (km/h) – vận tốc tương đối ô tô khơng khí; Diện tích cản diện xe : F = B.H (m2) Trong : B (m) – chiều rộng sở ôtô; H (m) – chiều cao ôtô; F = 2,440 x 3,345 = 8,162 m2 Vậy : (5.44) - 151 Pw = 0,06 ×8,162 ×V 3,6 (kg) (5.45) 5.4.5 Nhân tố động lực học tơ D= Pk − Pw G Trong : PK (kg) – lực kéo bánh xe chủ động PW (kg) – lực cản khí động tô di chuyển G = 15689 kg – trọng lượng tồn tơ Vậy : D = Pk − Pw 15689 (5.46) 5.4.6 Khả vượt dốc Độ dốc ô tô vượt xác định theo công thức: i = D – f = D – 0,02 (5.47) Trong đó: D – nhân tố động lực học, f = 0,02 – hệ số cản lăn 5.4.7 Khả tăng tốc J = ( D −ψ ) g δi (m/s ) (5.48) Trong đó: J – gia tốc tịnh tiến xe ψ – hệ số cản tổng mặt đường, ψ = f ± i (dấu + lên dốc, dấu – xuống dốc) δi – hệ số ảnh hưởng khối lượng quay δi = 1,03 + 0,045, ih2 Khi xe hoạt động đường bằng, ψ = f Bảng 5.12 : BẢNG KẾT QUẢ TÍNH TỐN ĐỘNG LỰC HỌC - 152 ne (v/p) Ne (kw) Me (Nm) 500 43,2 795,7 750 67,6 829,4 1000 92,1 847,1 V1 (km/h) V2 (km/h) V3 (km/h) V4 (km/h) 3,67 6,00 11,10 19,65 5,51 9,00 16,65 29,48 7,34 12,00 22,20 39,30 V5 (km/h) 24,25 36,38 48,50 60,63 72,75 84,88 97,00 133,38 LỰC KÉO TIẾP TUYẾN TRÊN BÁNH XE CHỦ ĐỘNG Pk 4508 4699 4799 4809 4727 4554 4290 3935 3488 2951 2755 2872 2933 2939 2889 2783 2622 2405 2132 1804 1491 1555 1588 1591 1564 1507 1419 1302 1154 976 843 878 897 899 883 851 802 735 652 552 683 711 727 728 716 689 649 596 528 447 LỰC CẢN KHƠNG KHÍ Pw 1 10 13 15 12 17 22 28 34 41 10 19 29 42 57 75 94 116 141 15 33 58 91 131 179 234 296 365 442 22 50 89 139 200 272 356 450 556 672 NHÂN TỐ ĐỘNG LỰC HỌC D 0,29 0,30 0,31 0,31 0,30 0,29 0,27 0,25 0,22 0,19 0,18 0,18 0,19 0,19 0,18 0,18 0,17 0,15 0,13 0,11 0,09 0,10 0,10 0,10 0,10 0,09 0,09 0,08 0,07 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,04 0,04 0,03 0,02 0,01 0,04 0,04 0,04 0,04 0,03 0,03 0,02 0,01 0,00 -0,01 ĐỘ VƯỢT DỐC i 0,27 0,28 0,30 0,31 0,28 0,27 0,25 0,23 0,20 0,17 0,16 0,16 0,17 0,17 0,16 0,16 0,15 0,13 0,11 0,09 0,07 0,08 0,08 0,08 0,08 0,07 0,07 0,06 0,05 0,03 0,03 0,03 0,03 0,03 0,03 0,02 0,02 0,01 0,00 -0,01 0,02 0,02 0,02 0,01 0,01 0,00 -0,01 -0,02 -0,03 -0,03 GIA TỐC TỊNH TIẾN 1,131 1,182 1,209 1,211 1,189 1,141 1,070 0,973 0,853 0,707 1,010 1,057 1,082 1,083 1,061 1,015 0,946 0,854 0,738 0,600 0,625 0,656 0,669 0,665 0,644 0,605 0,549 0,476 0,386 0,278 0,299 0,309 0,305 0,287 0,255 0,209 0,148 0,073 -0,015 -0,118 0,205 0,205 0,191 0,163 0,119 0,061 -0,012 -0,099 -0,202 -0,318 Pk1 ( kg ) Pk2 ( kg ) Pk3 ( kg ) Pk4 ( kg ) Pk5 ( kg ) Pw1 ( kg ) Pw2 ( kg ) Pw3 ( kg ) Pw4 ( kg ) Pw5 ( kg ) D1 D2 D3 D4 D5 i1 i2 i3 i4 i5 J1 J2 J3 J4 J5 1250 1500 1750 115,3 136,0 152,9 848,7 834,3 803,7 VẬN TỐC V 9,18 11,01 12,85 15,00 18,00 21,00 27,75 33,30 38,85 49,13 58,95 68,78 5.4.8 Đường đặc tính ngồi động 2000 164,6 757,1 2250 169,8 694,5 2500 167,3 615,7 2750 155,7 520,9 14,68 24,00 44,40 78,60 16,52 27,00 49,95 88,43 109,1 18,35 20,19 30,00 33,00 55,50 61,05 98,25 108,08 121,2 - 153 - Dựa vào bảng tính ta vẽ đường đặc tính ngồi động CNG nhà sản xuất GuanXi-YuChai sau: Ne ( k w ) Me ( N m ) 200 (1 k w , 0 v /p h ) 150 µN e= K w / m m Ne µM e= N m / m m 100 (8 N m , 0 v /p h ) Me 50 500 1000 1500 2000 2500 3000 n (v /p h ) Hình 5.13 : Đường đặc tính ngồi động CNG YuChai 5.4.9 Đồ thị nhân tố động lực học - 154 - D ,f D1 D2 D3 D4 D5 f = ,0 10 20 40 k m /h 50 60 70 80 0 1 V (k m /h ) Hình 5.15: Đồ thị nhân tố động lực học động CNG YuChai 5.4.10 Đồ thị đặc tính tăng tốc J (m /s ) J1 J2 J3 J4 J5 10 20 30 40 50 60 70 80 90 0 1 V (k m /h ) Hình 5.16: Đồ thị gia tốc tịnh tiến xe buýt thiết kế - 155 - Nhận xét: Qua trình tính tốn ta thấy, với trường hợp xe làm việc chế độ đầy tải ta thấy: Khi xe chạy đường bằng, vận tốc tối đạt V max = 93 km/h tay số Lúc lực cản dốc không, lực kéo sinh bánh chủ động cân với lực cản gió lực cản lăn (f = 0,02) Độ dốc lớn mà xe vượt imax = 31% tay số 1, ứng với vận tốc 9,18 km/h Khả gia tốc hai tay số thấp Đặc biệt đường J4 nằm sát đường J5 thấp nhiều so với J3 cho thấy phân chia mô men tay số chưa Muốn tăng tốc thật nhanh người lái phải chuyển tay số cao 1, 2, Các thông số xe buýt thiết kế đáp ứng yêu cầu xe khách công cộng (Bảng 5.1) 5.5 Tổng kết, đánh giá xe buýt CNG thiết kế đóng Bảng 5.13 : Thơng số xe bt CNG đóng Thơng số chung Kích thước tổng thể: L x B x H, mm 11720 x 2440 x 3500 Chiều dài sở: L0, mm 5600 Khoảng nhơ phía trước/ Phía sau: L01/ L02, 2510/ 3610 mm Chiều rộng sở trước/sau: B01/ B02, mm 2002/1862 Khoảng sáng gầm xe: Hg, mm 208 Góc trước/sau: α1/ α2, độ 10/ Bán kính quay vịng nhỏ nhất: Rpmin , mm 9,98 Bố trí động Phía sau Công thức bánh xe 4x2 Cầu chủ động Cầu sau Vận tốc lớn nhất: Vmax, km/h 93 18 Khả leo dốc: α, độ Trọng lượng thân: G0, kg 10889 Trọng lượng toàn bộ: Ga, kg 15689 Phân bố lên cầu trước/sau: Ga1/ Ga2, kg 6081/ 9608 Tổng dung tích dãy bình chứa CNG: lít 600 Bố trí dãy bình CNG Trên mui xe - 156 - Số cửa lên xuống Kích thước cửa trước/ sau: C x R, mm Chiều cao bậc cửa trước: Bậc 1/2/3/4, mm Chiều cao bậc cửa sau: Bậc 1/2/3, mm Số ghế khách Số tay vịn cho hành khách đứng Thông số động Kiểu động Bố trí xy lanh Nhiên liệu Dung tích cơng tác: Vh, lít D x S, mm Công suất cực đại: Nemax, kw/rpm Momen xoắn cực đại: Memax, N,m/ rpm Suất tiêu hao nhiên liệu: ge, kg/ kw,h Thứ tự cơng tác Tiêu chuẩn khí thải Thơng số hệ thống truyền lực Ly hợp Hộp số Tỉ số truyền: i Tì số truyền cầu chủ động : io Thông số hệ thống phanh Kiểu khung gầm Kiểu hệ thống treo trước/ sau Bộ phận đàn hồi / dẫn hướng Bộ phận giảm chấn Thông số hệ thống lái Kiểu Dẫn động lái Thông số lốp trước/ sau 02, bên hông phải 2035 x 1067/ 2116 x 1067 390/ 250/ 230/ 262 298/ 236/ 216 40 39 CNG – Đánh lửa cưỡng xylanh thẳng hàng CNG, phun đơn điểm 7,8 112 x 132 170/ 2300 850/ 1400 0,21 1-5-3-6-2-4 Euro Ma sát khô, dẫn động thủy lực Cơ khí số tiến, số lùi 5,35/ 3,27/ 1,77/ 1/ 0,81; Lùi: 5,42 5,25 Dongfeng EQ6111 CNG Phụ thuộc Lá nhíp kép/ cân Giảm chấn thủy lực Trục vít e – cubi Cơ khí, trợ lực thủy lực 11,00R20 Đánh giá : Phương án thiết kế đóng xe buýt dựa chassis động CNG có sẵn hãng Dongfeng cung cấp đáp ứng Tiêu chuẩn Việt Nam Tiêu chuẩn ngành xe khách công cộng về: Tải trọng phân bố tải trọng lên trục; Tính ổn định; Tính động lực học; Tiêu chuẩn khí thải; Bố trí chỗ ngồi, chỗ đứng cửa lên xuống xe - 157 - Chương KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 6.1 Kết luận Phát triển hệ thống VTHKCC xe buýt CNG TP.HCM hướng đắn nỗ lực mơi trường đô thị nhiều nước trước chứng minh Đặc biệt nước ta có trữ lượng khí thiên nhiên dồi bắt đầu khai thác Vì hướng cần quan tâm cấp quyền các cán khoa học kỹ thuật đầu ngành Cải tạo xe buýt diesel thành xe buýt CNG phương án khả thi nhiều nước thực thành công Đối với nước ta phương án giúp tận dụng số lượng lớn xe buýt diesel hoạt động, giúp tiết kiệm chi phí đầu tư mà giá xe buýt CNG nguyên nhập đắt Phương án đóng buýt CNG dựa chassis nhập cần thiết, nguồn cung cấp xe buýt CNG lâu dài, giúp giảm giá thành so với xe nhập dạng CBU - 158 - Hệ thống trạm cung cấp nhiên liệu CNG bước đầu xây dựng với trạm cung cấp CNG mẹ Khu công nghiệp Mỹ Xuân, huyện Tân Thành, tỉnh Bà Rịa – Vũng Tàu Cơng Ty Cổ Phần Khí Hóa Lỏng Miền Nam khánh thành Một trạm TP HCM đưa vào hoạt động Đây tiền đề lớn cho việc phát triển xe buýt CNG Thành phố nhập 02 xe buýt CNG đưa vào chạy thử Kết ban đầu nhiều ý kiến trái chiều, nhiên vấn đề lớn việc phát triển hệ thống trạm phân phối CNG chi phí đầu tư xe ban đầu lớn 6.2 Kiến nghị Nội dung nghiên cứu Đề tài dừng lại việc nghiên cứu đánh giá, lựa chọn nghiên cứu tổng thể phương án thiết kế Để giúp cho Đề tài đưa vào ứng dụng thực tế, tơi có số kiến nghị sau:  Chia nhỏ đề tài thành hai hướng cụ thể vào nghiên cứu thiết kế ứng dụng: Nghiên cứu thiết kế chuyển đổi xe buýt diesel sang xe buýt CNG, Nghiên cứu thiết kế đóng xe buýt CNG chassis có sẵn  Tận dụng kinh nghiệm công nghệ đối tác nước ngồi cơng nghệ chuyển đổi động cơ, cơng nghệ đóng hình thức liên kết, làm Đại lý ủy quyền,… với nhà cung cấp thiết bị hay hãng ô tô nước  Để phát triển hệ thống VTHKCC xe buýt CNG TP.HCM cần có vào đồng cấp quyền ban ngành Thành phố cần khuyến khích tạo điều kiện cho đội ngũ cán Khoa học kỹ thuật đầu ngành nghiên cứu chuyên sâu Bên cạnh đưa giải pháp hỗ trợ tài để khuyến khích việc xây dựng hệ thống trạm phân phối nhiên liệu CNG cho tơ, khuyến khích đơn vị vận tải chuyển qua sử dụng xe buýt CNG - 159 - TÀI LIỆU THAM KHẢO http://www.ngvglobal.com http://www.busworld.org http://www.afdc.energy.gov/afdc/price_report.html http://www.ngvc.org/tech_data/index.html http://www.naftc.wvu.edu/technical/indepth/CNG/CNG1.html http://www.iangv.org/home.html http://www.oes.net.au http://www.omnitek.com http://www.salzburg-ag-utilities.ae/index.php?id=1460 10 http://www.globalsources.com/manufacturers/CNG-Engine.html 11 Sở Giao Thông Vận Tải TP HCM – Báo Cáo Hội Đồng Nhân Dân TP Thánh 3/ 2009 12 Bộ Giao Thông Vận Tải, Đăng kiểm Việt nam – Hướng Dẫn Kiểm Tra Khí Thải Xe Cơ Giới Nhập Khẩu Và Ơ Tơ Tham Gia Giao Thông, 2006 - 160 - 13 Republic of Korea - CNG Vehicle Programme Ministry of Environment 14 Petro VietNam - Hội Thảo Ứng Dụng CNG Trong Vận Tải Hành Khách Công Cộng, TP HCM 2008 15 M Kamel - Development of a Cummins Westport SI-EGR Natural Gas Engine, National Renewable Energy Laboratory, USA 16 C Tai and T Reppert - US10 Capable Prototype Volvo MG11 Natural Gas Engine Development, National Renewable Energy Laboratory, USA 17 http://www.inocom21.com/contents/tech/tech05.html?sm=3_5 18 http://www.fabercylinders.com/cng-cylinders.htm 19 NADCA, Alloy Data: Aluminum Die Casting Alloys 20 http://wapedia.mobi/en/European_emission_standards 21 VAMA Reports 22 Tiêu chuẩn TCVN 4145-85 23 Nguyễn Hữu Cẩn – Lý Thuyết Ơ Tơ Máy Kéo, NXB Khoa Học Và Kỹ Thuật 24 Hồ Tấn Chuẩn, Nguyễn Đức Phú – Kết Cấu Và Tính Tốn Động Cơ Đốt Trong, NXB Giáo Dục 25 S Dasappa - The Estimation of Power From A Diesel Engine Converted For Gas Operation, Indian Institute of Science 26 Văn Thị Bơng, Vy Hữu Thành, Nguyễn Đình Hùng – Hướng dẫn đồ án môn học Động Cơ Đốt Trong, NXB Đại Học Quốc Gia TP.HCM 27 http://congnghedaukhi.com/cndk-News-42.html 28 http://vi.wikipedia.org/wiki/Kh%C3%AD_thi%C3%AAn_nhi%C3%AAn 29 Nguyễn Hữu Cẩn, Phan Đình Kiên – Thiết Kế & Tính Tốn Ơ TƠ MÁY KÉO, NXB Giáo Dục 1996 30 Hyundai – Shop Manual : D6A, D6C, D8A Engine 31 JOHN G INGERSOLL, PH.D – Natural Gas Vehicles 32 John B Heywood – Internal Combustion Engine Fundamentals 33 UBND TP.HCM, Sở GTVT TP.HCM, ĐH Bách Khoa TP.HCM – Hội thảo chuyên đề: Đẩy Nhanh Phát Triển HKCC Và Giảm Dần Xe Cá Nhân, TP.HCM 2008 - 161 - ... HIỆN TRẠNG XE BUÝT DIESEL TẠI THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH HIỆN NAY 1.1 Hiện trạng giao thông công cộng hệ thống xe buýt TP.HCM 1.1.1 Hiện trạng đường xá giao thơng thị [11] Thành phố Hồ Chí Minh (TP.HCM)... lượng xe giới địa bàn TP.HCM [11] Loại xe Xe buýt Xe buýt Diesel Xe gắn máy Xe ôtô Số lượng 3225 2436 4338266 426435 1.1.2 Cơ sở hạ tầng vận chuyển hành khách xe buýt Giao thông công cộng thành phố. .. Thiết kế hoán cải xe buýt CNG từ xe buýt diesel để chuyển đổi số lượng lớn xe buýt diesel sang sử dụng nhiên liệu CNG; Thiết kế đóng xe buýt CNG dựa chassis động CNG sẵn có Đối tượng nghiên cứu