Ô tô (phương ngữ Bắc Bộ) hay xe hơi (phương ngữ Nam Bộ) hoặc car (tiếng Anh) là loại phương tiện giao thông chạy bằng 4 bánh có chở theo động cơ của chính nó. Tên gọi ôtô được nhập từ tiếng Pháp (automobile), tên tiếng Pháp xuất phát từ từ auto (tiếng Hy Lạp, nghĩa là tự thân) và từ mobilis (tiếng La Tinh, nghĩa là vận động). Từ automobile ban đầu chỉ những loại xe tự di chuyển được gồm xe không ngựa và xe có động cơ. Còn từ ô tô trong tiếng Việt chỉ dùng để chỉ các loại có 4 bánh. Chữ xe hơi bắt nguồn từ chữ Hoa 汽車, phát âm theo Hán Việt là khí xa. Còn người Nhật gọi xe hơi là 自動車 (Tự động xa) nghĩa là xe tự động. Các kiểu khác nhau của xe hơi gồm các loại xe: xe buýt, xe tải.Có khoảng 1,32 tỷ chiếc xe được sử dụng trên toàn thế giới vào năm 2016.2 Khi lần đầu tiên ra mắt, xe hơi được hoan nghênh như một (phương tiện) cải tiến về môi trường so với ngựa. Trước khi nó ra mắt ở thành phố New York; hơn 10,000 tấn phân hàng ngày được dọn khỏi các đường phố. Tuy nhiên, năm 2006, các xe hơi là một trong những nguồn gây ô nhiễm không khí và tiếng ồn cũng như ảnh hưởng tới sức khoẻ trên khắp thế giới.
Link cad: https://drive.google.com/drive/folders/1b3fnbnNNFgobI1EORnAVoklnmTDjjezM LỜI NÓI ĐẦU Sự phát triển phương tiện giao thông khu vực giới khơng giống có xu chung giới hoá quãng đường dịch chuyển Sự gia tăng mật độ phương tiện giao thông dẫn đến hai vấn đề lớn cần giải tải sở hạ tầng ô nhiễm môi trường Sự phát triển ngành giao thông vận tải hầu thực theo định hướng làm giảm nhẹ tác động hai vấn đề đến kinh tế - xã hội Một xu hướng bật sử dụng nguyên lý lai (hybrid) cho nguồn động lực sử dụng phương tiện giao thông vận tải Động lai kết hợp ưu điểm hai động thành phần hạn chế nhược điểm chúng nên tạo hiệu suất tổng hợp cao đồng thời giảm thiểu phát thải khí gây nhiễm mơi trường Vì mà cơng nghệ lai nhà sản xuất xe giới tập trung nghiên cứu nhiều Qua phân tích trên, rõ ràng việc nghiên cứu chế tạo xe gắn máy lai xăngđiện việc làm cần thiết Bởi loại phương tiện giao thông cá nhân phù hợp với điều kiện sử dụng Việt Nam, giá thành rẻ giảm thiểu tối đa việc gây ô nhiễm mơi trường Ngồi ra, đề tài nghiên cứu tính tốn thành cơng cịn góp phần tạo động lực thúc đẩy phát triển công nghiệp nước ta Chính mà đề tài “Tính tốn thiết kế xe máy hybrid phù hợp với điều kiện Việt Nam” đề tài cần thiết có ý nghĩa khoa học - kỹ thuật lớn Hà Nội, ngày 11 tháng 06 năm 2012 Sinh viên thực Phạm Văn Vinh MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ Ơ NHIỄM KHƠNG KHÍ VÀ TÌNH HÌNH GIAO THƠNG HIỆN NAY TẠI VIỆT NAM 1.1 Tổng quan nhiễm khơng khí 1.1.1 Ơ nhiễm khơng khí 1.1.2 Các nguồn gây ô nhiễm không khí 1.1.3.Thành phần khí thải động tác hại nhiễm khí thải gây 1.2 Cơ sở hạ tầng tình hình giao thông đường Việt Nam 1.2.1 Cơ sở hạ tầng giao thơng đường 1.2.2 Tình hình giao thơng đường 10 CHƯƠNG CÁC NGUỒN NHIÊN LIỆU, NĂNG LƯỢNG THAY THẾ SỬ DỤNG CHO ĐỘNG CƠ HIỆN NAY TRÊN THẾ GIỚI VÀ Ở VIỆT NAM 13 2.1 Nhiên liệu lỏng 13 2.1.1 Dầu thực vật (Biodiesel) 13 2.1.3 Ethanol 14 2.2 Nhiên liệu khí 15 2.2.1 Khí hóa lỏng LPG (Liquefied Petroleum Gas) 2.2.2 Khí thiên nhiên nén CNG (Compressed Natural Gas) 2.3 Các loại nhiên liệu khác 15 16 16 2.3.1 Xe điện 16 2.3.2 Fuel – cell 19 2.3.4 Hybrid 20 CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ XE HYBRID 22 3.1 Định nghĩa xe Hybrid 22 3.2 Các chế độ làm việc xe Hybrid 22 3.3 Xu hướng phát triển ưu điểm xe Hybrid 24 3.4 Phân loại xe Hybrid 25 3.4.1 Theo thời điểm phối hợp công suất 25 3.4.2 Theo cách phối hợp công suất 26 3.5 Một số kiểu xe máy Hybrid thiết kế chế tạo giới 30 3.5.1 Honda Hybrid Scooter 31 3.5.2.eCycle Hybrid 32 3.5.3 FA - 801 (Hybrid 80cc - 500W) 32 3.5.4 Piaggio MP3 Hybrid 34 CHƯƠNG PHÂN TÍCH CHỌN PHƯƠNG ÁN 36 4.1 Hệ thống truyền lực hybrid dùng kết nối mô men 36 4.2 Hệ thống truyền lực hybrid dùng kết nối tốc độ 38 4.3 Hệ thống truyền lực hybrid dùng kết hỗn hợp 40 4.4 Chọn phương án thiết kế 41 CHƯƠNG CHỌN XE CƠ SỞ VÀ NGUỒN CƠNG SUẤT CHO XE MÁY HYBRID 5.1 Cơng suất tính tốn 42 42 5.2 Các thơng số xe tham khảo 43 5.3 Các thông số động điện 45 5.4 Sơ đồ hệ thống truyền lực 45 5.4.1 Chọn hệ thống truyền lực theo xe tham khảo 46 5.4.2 Kiểm nghiệm tỷ số truyền 49 5.4.3 Tỷ số truyền đai im động điện 51 CHƯƠNG TÍNH TỐN THIẾT KẾ HỆ THỐNG TRUYỀN LỰC 6.1 Cấu hình mục tiêu thiết kế xe 52 6.2 Cách trạng thái hoạt động 53 6.2.1 Chế độ mơ tơ kéo xe 53 6.2.2 Chế độ hybrid 54 6.2.3 Chế độ sạc pin 54 6.2.4 Chế độ động đẩy xe 55 6.2.5 Chế độ sử dụng phanh tái sinh 55 6.2.6 Chế độ phanh hybrid 56 6.3 Xây dựng đồ thị cân lực kéo chế độ động đốt 57 6.4 Xây dựng đường đặc tính cân lực kéo động điện 59 6.5 Kết hợp động đốt động điện 60 6.5.1 Khi tốc độ bắt đầu vượt 60km/h 60 6.5.2 Khi tốc độ đạt giá trị vmax= 95km/h 60 6.6 Xây dựng đồ thị đặc tính tăng tốc 61 6.6.1 Đồ thị gia tốc xe 61 6.6.2 Đồ thị thời gian quãng đường tăng tốc xe 63 KẾT LUẬN 66 TÀI LIỆU THAM KHẢO 67 CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ Ơ NHIỄM KHƠNG KHÍ VÀ TÌNH HÌNH GIAO THÔNG HIỆN NAY TẠI VIỆT NAM 1.1 Tổng quan nhiễm khơng khí 1.1.1 Ơ nhiễm khơng khí Ơ nhiễm khí vấn đề thời nóng bỏng giới riêng quốc gia Mơi trường khí có nhiều biến đổi rõ rệt có ảnh hưởng xấu đến người sinh vật Hàng năm người khai thác sử dụng hàng tỉ than đá, dầu mỏ, khí đốt Đồng thời thải vào mơi trường khối lượng lớn chất thải khác như: chất thải sinh hoạt, chất thải từ nhà máy xí nghiệp làm cho hàm lượng loại khí độc hại tăng lên nhanh chóng Theo định nghĩa nhà khoa học “ Ơ nhiễm khơng khí có mặt chất lạ biến đổi quan trọng thành phần khơng khí, làm cho khơng khí khơng gây toả mùi, có mùi khó chịu, giảm tầm nhìn xa (do bụi)” Duới số liệu thống kê hàng năm khối lượng chất thải có: • 20 tỉ cacbon điơxít • 1,53 triệu SiO2 • Hơn triệu niken • 700 triệu bụi • 1,5 triệu asen • 900 coban • 600.000 kẽm (Zn), thuỷ ngân(Hg), chì (Pb) chất độc hại khác Ơ nhiễm mơi trường khí tạo nên ngột ngạt "sương mù", gây nhiều bệnh tật người Nó cịn tạo mưa axít làm huỷ diệt rừng cánh đồng Điều đáng lo ngại người thải vào khơng khí loại khí độc như: CO2, NOX, CH4, CFC gây hiệu ứng nhà kính Theo nghiên cứu, chất khí quan trọng gây hiệu ứng nhà kính CO 2, đóng góp 50% vào việc gây hiệu ứng nhà kính, CH4 13%, ozon tầng đối lưu 7%, nitơ 5%, CFC 22%, nước tầng bình lưu 3% Nếu không ngăn chặn tượng hiệu ứng nhà kính vịng 30 năm tới mặt nước biển dâng lên từ 1,5 – 3,5 m (Stepplan Keckes) Nhiệt độ trung bình Trái Đất tăng khoảng 3,60°C (G.I.Plass), thập kỷ tăng 0,30°C Theo tài liệu khí hậu quốc tế, vòng 130 năm qua nhiệt độ Trái Đất tăng 0,40°C Tại hội nghị khí hậu Châu Âu tổ chức gần đây, nhà khí hậu học giới đưa dự báo đến năm 2050 nhiệt độ Trái Đất tăng thêm 1,5 – 4,50°C người khơng có biện pháp hữu hiệu để khắc phục tượng hiệu ứng nhà kính Một hậu nhiễm khí tượng lỗ thủng tầng ơzơn gây hậu xấu cho sức khoẻ người sinh vật sống mặt đất 1.1.2 Các nguồn gây nhiễm khơng khí a Nguồn tự nhiên: cháy rừng, bão bụi, trình phân huỷ, thối rữa xác động, thực vật tự nhiên b Nguồn nhân tạo: q trình đốt nhiên liệu, bốc hơi, rị rỉ, thất 1.1.3 Thành phần khí thải động tác hại nhiễm khí thải gây a Thành phần khí thải động Các hợp chất nhiễm khí thải chia làm hai nhóm : khí hạt rắn Người ta phân biệt chất ô nhiễm sơ cấp thải từ nguồn xác định (CO, HC,…) với chất ô nhiễm thứ cấp (O 3, …) sản sinh từ phản ứng chất ô nhiễm sơ cấp với tác động điều kiện môi trường xạ mặt trời - - Các thành phần khí thải từ động Diesel CO2 2÷12% H2O 2÷12% O2 3÷17% NOX 50÷1000ppm HC 20÷300 ppm CO 10÷500 ppm SO2 10÷30 ppm N2O ≈3 ppm Các thành phần khí thải từ động xăng + HC (unburned hydro cacbon) + CO (carbon monoxide) + NOx (nitơ oxit) + SOx (oxit lưu huỳnh) + Bồ hóng + CO2 (carbon dioxide) H2O b Những tác hại khí thải gây - Đối với sức khỏe người: khơng khí nhiễm giết chết nhiều thể sống có người Ơ nhiễm khơng khí nhà ngồi mơi trường Việt Nam cao, điều lý giải việc bệnh lý có liên quan đến nhiễm khơng khí ngày gia tăng + CO: Monoxyde carbon sản phẩm khí khơng màu, khơng mùi, khơng vị, sinh xy hố khơng hồn tồn carbon nhiên liệu điều kiện thiếu oxy CO ngăn cản dịch chuyển hồng cầu máu làm cho phận thể bị thiếu oxy Nạn nhân bị tử vong 70% số hồng cầu bị khống chế (khi nồng độ CO không khí lớn 1000ppm) Ở nồng độ thấp hơn, CO gây nguy hiểm lâu dài người: 20% hồng cầu bị khống chế, nạn nhân bị nhức đầu, chóng mặt, buồn nơn tỉ số lên đến 50%, não người bắt đầu bị ảnh hưởng mạnh + NOx: NOx họ oxyde nitơ, NO chiếm đại phận NOx hình thành N2 tác dụng với O2 điều kiện nhiệt độ cao (vượt 11000C) Monoxyde nitơ (x=1) khơng nguy hiểm mấy, sở để tạo dioxyde nitơ (x=2) NO2 chất khí màu hồng, có mùi, khứu giác phát nồng độ khơng khí đạt khoảng 0,12ppm NO2 chất khó hịa tan, theo đường hơ hấp sâu vào phổi gây viêm làm hủy hoại tế bào quan hô hấp Nạn nhân bị ngủ, ho, khó thở Protoxyde nitơ N2O chất sở tạo ozone hạ tầng khí + Hydrocarbure (HC) có mặt khí thải q trình cháy khơng hồn tồn hỗn hợp giàu, tượng cháy khơng bình thường Chúng gây tác hại đến sức khỏe người chủ yếu hydrocarbure thơm Từ lâu người ta xác định vai trò benzen bệnh ung thư máu (leucémie) nồng độ lớn 40ppm gây rối loạn hệ thần kinh nồng độ lớn 1g/m3, đơi ngun nhân gây bệnh gan + SO2: Oxyde lưu huỳnh chất háu nước, dễ hịa tan vào nước mũi, bị oxy hóa thành H2SO4 muối amonium theo đường hô hấp vào sâu phổi Mặt khác, SO2 làm giảm khả đề kháng thể làm tăng cường độ tác hại chất ô nhiễm khác nạn nhân + Bồ hóng: Bồ hóng chất nhiễm đặc biệt quan trọng khí xả động Diesel Nó tồn dạng hạt rắn có đường kính trung bình khoảng 0,3mm nên dễ xâm nhập sâu vào phổi Sự nguy hiểm bồ hóng, ngồi việc gây trở ngại cho quan hơ hấp tạp chất học khác có mặt khơng khí, cịn ngun nhân gây bệnh ung thư hydrocarbure thơm mạch vòng (HAP) hấp thụ bề mặt chúng q trình hình thành - Đối với mơi trường: thay đổi nhiệt độ khí quyển, ảnh hưởng đến sinh thái 1.2 Cơ sở hạ tầng tình hình giao thông đường Việt Nam 1.2.1 Cơ sở hạ tầng giao thông đường Giao thông đường phận quan trọng giao thông vận tải nói riêng hệ thống kết cấu hạ tầng kinh tế xã hội nói chung, có vai trò quan trọng phát triển kinh tế-xã hội, đóng góp to lớn vào nhu cầu lại nhân dân, nâng cao giao lưu với vùng, xóa khoảng cách địa lỵ, chuyển dịch cấu kinh tế theo hướng hợp lý phát huy lợi vùng, địa phương, ngành, xóa đói giảm nghèo, củng cố an ninh quốc phịng… Tuy nhiên hệ thống hạ tầng giao thông đường nước ta thời gian qua bộc lộ nhiều hạn chế làm cản trở nhiều tới mục tiêu phát triển chung đất nước, làm giảm khả thu hút vốn đầu tư vào kinh tế đặc biệt nguồn vốn nước giảm tốc độ cơng nghiệp hóahiện đại hóa đất nước, cản trở tiến trình hội nhập kinh tế khu vực giới Nhìn chung, đường sá giao thơng thị thành phố lớn nước ta hẹp so tiêu chuẩn đường đô thị đại Rất nhiều đường với bề rộng nhỏ mét Kiến trúc thành phố mang dáng dấp đô thị cổ xưa chật hẹp lại khó quy hoạch Tỷ lệ diện tích đường giao thơng so với tổng diện tích đất thị bình qn chung nước vào khoảng 17%, thành phố lớn Hà Nội, thành phố Hồ Chí Minh, Hải Phịng thành phố cổ Huế Hội An tỷ lệ thấp nhiều Đặc biệt, thành phố lớn thường tập trung dân cư đông đúc làm cho mật độ giao thông đường phố lớn thường gây tắt ngẽn giao thơng vào cao điểm Ngồi ra, diện tích đất dành cho bãi đỗ xe cơng cộng nhỏ không trọng đầu tư mở rộng nên việc lấn chiếm lòng lề đường phương tiên giao thơng phổ biến 1.2.2 Tình hình giao thơng đường Năng lượng tiêu thụ thị chiếm tới 3/4 tổng lượng tiêu thụ quốc gia Năng lượng tiêu thụ, tức tiêu thụ nhiên liệu than, dầu, xăng, khí đốt nhiều, nguồn khí thải nhiễm lớn, vấn đề nhiễm khơng khí trầm trọng thường xảy thị, đặc biệt thường xảy đô thị lớn Năm 1980 Năm 2000 Hiện Xe Ơ tơ, xe GT cơng Xe Ơ tơ, xe GT cơng Xe Ô tô, xe GT công đạp 80% máy 5% cộng 15% đạp 65% máy >30% cộng ih2 Vì D hàm số vận tốc, nên j hàm tương tự Từ số liệu bảng này, lập đồ thị gia tốc j=f(v) gia tốc ngược 1/j=g(v) Ta có bảng v, P tổng, Pω, D, j, 1/j: v (m/s) ptong(N ) pω(N) D j 1/j 0.00 2.11 3.17 3.70 4.23 5.28 6.34 239.70 0.00 0.10 0.26 3.79 239.70 0.71 0.10 0.26 3.82 239.70 1.61 0.10 0.27 3.73 239.70 2.19 0.10 0.27 3.64 239.70 2.86 0.09 0.28 3.57 239.70 4.47 0.09 0.28 3.56 239.70 6.43 0.09 0.28 3.57 7.14 239.70 8.16 0.09 0.28 3.58 8.12 239.70 10.56 0.09 0.28 3.63 10.06 644.70 16.19 0.25 1.70 0.59 14.74 430.00 34.76 0.16 0.87 1.15 20.05 320.39 64.32 0.10 0.38 2.63 21.40 294.00 73.26 0.09 0.26 3.50 23.87 286.40 91.18 0.08 0.14 7.14 26.26 261.06 110.33 0.06 0.001 ∞ Hình 6.6 Đồ thị gia tốc Hình 6.7 Đồ thị gia tốc ngược 6.6.2 Đồ thị thời gian quãng đường tăng tốc xe Thời gian tăng tốc xe từ tốc độ v1 đến vận tốc v2 là: t= Giải tích phân phầm mềm Matlab, ta kết sau: 59 v(m/s) t(s) 7.14 27.21 0.00 2.11 8.05 3.17 12.04 3.70 13.99 4.23 15.89 5.28 19.66 6.34 23.42 8.12 29.84 10.06 33.92 14.74 37.98 20.05 48.02 21.40 52.42 23.87 60.27 26.26 70.15 Hình 6.8 Đồ thị thời gian tăng tốc Quãng đường tăng tốc xe từ tốc độ v1 đến vận tốc v2 là: S = Giải tích phân phầm mềm Matlab, ta kết sau: v(m/s) s(m) 0.00 2.11 8.5081 3.17 19.1258 3.70 26.0039 4.23 33.8997 5.28 52.6889 6.34 75.4588 7.14 102.22 8.12 122.93 10.06 184.67 14.74 352.95 20.05 581.30 21.40 649.05 23.87 794.07 26.26 942.45 Hình 6.9 Đồ thị quãng đường tăng tốc 60 KẾT LUẬN Xe máy Hybrid với tính vượt trội như: - Sử dụng phương pháp tái sinh lượng để tạo dòng điện nạp cho pin; - Giảm lượng tiêu thụ nhiên liệu (động hybrid tiêu thụ lượng nhiên liệu nhiều so với động đốt thông thường, nửa); - Động điện dùng chế độ gia tốc tải lớn nên động đốt cần cung cấp công suất vừa đủ thiết kế động có kích thước nhỏ gọn Mặt khác, tính tốn chọn trước dãy tốc độ phù hợp nên công suất mô men động đốt chọn vùng hoạt động tối ưu; - Nguồn công suất mô men sau phối hợp hai động cho gần lý tưởng làm thay đổi nhiều đến đặc tính kéo bánh xe chủ động Điều cải thiện số tính xe khả tăng tốc, khả leo dốc… Vì vậy, xe máy Hybrid xem xu phát triển công nghệ xe máy tương lai 61 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tập giảng Thiết kế tính tốn tơ, PGS TS Nguyễn Trọng Hoan, Lý thuyết ô tô máy kéo, chủ biên GS TSKH Nguyễn Hữu Cẩn, Nxb khoa học kỹ thuật, Cơ sở thiết kế ô tô, PSG TS Nguyễn Khắc Trai, Nxb giao thông vận tải, Tính tốn thiết kế hệ dẫn động khí, PGS TS Trịnh Chất, TS Lê Văn Uyển, Nxb giáo dục, Modern electric, hybrid electric, and fuel cell vehicles, Mehrdad Edsami, Yimin Gao, Ali Emadi, Hybrid vehicles and the future of personal transportation, Ellen E.Fuhs, Electric and Hybrid cars, Curtis Anderson, Judy Anderson, Các website tham khảo tài liệu: alibaba.com, made-in-china.com, otohui.com, google.com.vn 62 ... 2.3.1 Xe điện 16 2.3.2 Fuel – cell 19 2.3.4 Hybrid 20 CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ XE HYBRID 22 3.1 Định nghĩa xe Hybrid 22 3.2 Các chế độ làm việc xe Hybrid 22 3.3 Xu hướng phát triển ưu điểm xe Hybrid. .. TÍNH TỐN THIẾT KẾ HỆ THỐNG TRUYỀN LỰC 6.1 Cấu hình mục tiêu thiết kế xe 52 6.2 Cách trạng thái hoạt động 53 6.2.1 Chế độ mơ tơ kéo xe 53 6.2.2 Chế độ hybrid 54 6.2.3 Chế độ sạc pin 54 6.2.4 Chế độ... sơ đồ hỗn hợp xe có kết cấu phức tạp giá thành cao 3.5 Một số kiểu xe máy Hybrid thiết kế chế tạo giới 3.5.1 Honda Hybrid Scooter 30 Ngày 24 tháng năm 2004, Honda giới thiệu mẫu xe lai kiểu dáng