Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật cơ khí: Nghiên cứu thiết kế và chế tạo mẫu xe ô tô cỡ nhỏ sử dụng kết hợp động cơ điện với động cơ xăng

Chia sẻ: Xedapbietbay Xedapbietbay | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:60

Thêm vào BST

Báo xấu

26
lượt xem 8
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục tiêu nghiên cứu của đề tài là tạo ra được mẫu xe ô tô cỡ nhỏ sử dụng kết hợp động cơ điện với động cơ xăng để chở người và hàng hóa trong các loại đường bộ. Mời các bạn cùng tham khảo để nắm chi tiết nội dung bài viết.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật cơ khí: Nghiên cứu thiết kế và chế tạo mẫu xe ô tô cỡ nhỏ sử dụng kết hợp động cơ điện với động cơ xăng

1 MỞ ĐẦU 1. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI Ô tô là phương tiện vận tải chở người và hàng hóa, có vai trò rất quan trọng trong đời sống của chúng ta. Có rất nhiều loại ô tô. Người ta phân loại ô tô theo nhiều cách, thông thường căn cứ vào công dụng, loại nhiên liệu dùng cho động cơ, tải trọng… Ở các nước phát triển, cuộc chạy đua tìm nguồn năng lượng sạch cho ô tô nói chung đã xuất hiện từ lâu, đứng đầu danh sách là ô tô chạy điện tiếp theo là ô tô lai, ô tô chạy bằng pin nhiên liệu. Mặt khác việc hoà nhập kinh tế với thế giới đã nảy sinh vấn đề về tiêu chuẩn khí thải của xe ô tô sao cho phù hợp với những quy định chung của thế giới. Nếu chúng ta cứ nhập xe từ nước khác sẽ làm mất thị phần đối với một sản phẩm công nghiệp quan trọng của đất nước. Vì vậy, việc nghiên cứu thiết kế tiến tới sản xuất một chủng loại ô tô phù hợp với điều kiện sử dụng trong nước có ý nghĩa rất thiết thực và cấp bách đối với nước ta. Với những ô tô cỡ nhỏ người ta thường sử dụng động cơ xăng. Nhưng nó có nhược điểm là xăng ngày càng khan hiếm, mặt khác khi làm việc lại gây ra ô nhiễm môi trường. Vì lẽ đó mà những năm gần đây một loại ô tô mới sử dụng động cơ điện đã ra đời. Ô tô sử dụng động cơ điện làm việc êm dịu, không gây ô nhiễm môi trường nên có xu hướng phát triển. Nhưng nó có nhược điểm là hạn chế về tốc độ và thời gian sử dụng nên không thể đi xa được. Vì vậy người ta mong muốn có một dạng xe ô tô sử dụng động cơ điện nhưng khi ắc quy hết điện vẫn có thể tiếp tục hành trình khi chuyển sang làm việc với động cơ xăng. Xuất phát từ yêu cầu đó, tôi thực hiện đề tài “Nghiên cứu thiết kế và chế tạo mẫu xe ô tô cỡ nhỏ sử dụng kết hợp động cơ điện với động cơ xăng”. PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma
2 2. MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI Tạo ra được mẫu xe ô tô cỡ nhỏ sử dụng kết hợp động cơ điện với động cơ xăng để chở người và hàng hóa trong các loại đường bộ. 3. Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN 3.1. Ý nghĩa khoa học Kết quả tính toán xác định các thông số kỹ thuật phù hợp góp phần hoàn thiện mẫu xe ô tô cỡ nhỏ sử dụng kết hợp động cơ điện với động cơ xăng. 3.2. Ý nghĩa thực tiễn Tạo ra được mẫu xe ô tô cỡ nhỏ phục vụ việc đi lại của bản thân, gia đình và vận chuyển hành khách khi cần thiết với mọi quãng đường, tiết kiệm chi phí, ít gây tiếng ồn và ô nhiễm môi trường. PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma
3 Chương 1. TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU 1.1. Ô TÔ DÙNG ĐỘNG CƠ XĂNG Hình 1.1. Ô tô sử dụng động cơ xăng 1.1.1. Cấu tạo chung của ô tô dùng động cơ xăng [7] Cấu tạo chung của ô tô dùng động cơ xăng gồm bốn phần chính: Động cơ, khung gầm, thùng xe, và trang bị làm việc. 1.1.1.1. Động cơ Động cơ là nguồn động lực cung cấp năng lượng để ô tô hoạt động. Động cơ thường dùng trên ô tô cỡ nhỏ là động cơ xăng 4 kỳ. Các bộ phận chính của động cơ xăng gồm có: + Hệ thống biên tay quay, bao gồm thân động cơ và cơ cấu biên tay quay, có nhiệm vụ thực hiện chu trình làm việc của động cơ và biến chuyển động tịnh tiến của pít tông thành chuyển động quay của trục khuỷu; PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma
4 + Hệ thống phân phối khí, bao gồm cơ cấu phân phối khí và một số chi tiết khác có nhiệm vụ kịp thời đóng, mở cửa nạp và cửa xả để nạp đầy hỗn hợp đốt vào trong xy lanh và xả sạch khí đã làm việc ra ngoài theo trật tự làm việc của động cơ; + Hệ thống cung cấp hỗn hợp đốt có nhiệm vụ cung cấp đầy đủ và đúng lúc một lượng hỗn hợp đốt có thành phần thích hợp với mọi chế độ làm việc của động cơ; + Hệ thống làm mát có nhiệm vụ dẫn nhiệt từ các chi tiết máy bị đốt nóng của động cơ ra ngoài, nhằm đảm bảo trạng thái nhiệt bình thường của động cơ; + Hệ thống bôi trơn có nhiệm vụ cung cấp liên tục dầu bôi trơn sạch với một lượng cần thiết ở một nhiệt độ và áp suất nhất định cho các bề mặt ma sát của các chi tiết máy khi động cơ làm việc; + Hệ thống đốt cháy có nhiệm vụ tạo ra tia lửa điện để dốt cháy hỗn hợp đốt trong buồng đốt của động cơ ở đúng thời điểm cần thiết; + Hệ thống khởi động có nhiệm vụ quay trục khuỷu động cơ với một tốc độ cần thiết để khởi động cơ (thực hiện những chu trình làm việc đầu tiên của động cơ) 1.1.1.2. Khung gầm ô tô Kết cấu chung của phần khung gầm ô tô bao gồm các hệ thống chính như sau: - Hệ thống truyền lực: dùng để truyền momen quay từ động cơ đến các bánh chủ động của xe ô tô. Hệ thống truyền lực gồm có: ly hợp, hộp số, truyền lực các đăng, truyền lực chính với hộp vi sai; - Hệ thống di động dùng để nhận và phân bố trọng lượng của xe ô tô lên nền đường và biến chuyển động quay của bánh xe chủ động thành chuyển động tịnh tiến của xe ô tô. Hệ thống di động gồm có: cầu trước, cầu sau, cơ cấu treo, bộ phận giảm xốc và bánh xe; - Hệ thống lái dùng để duy trì chuyển động của xe ô tô theo một hướng nhất định và thay đổi hướng chuyển động đó khi cần thiết bằng cách quay vòng bánh dẫn hướng. Hệ thống lái gồm có: cơ cấu lái và cơ cấu dẫn động lái; - Hệ thống phanh dùng để giảm bớt tốc độ hoặc dừng hẳn một cách nhanh chóng khi xe đang chuyển động, đồng thời giữ xe đứng yên tại chỗ khi cần thiết. Hệ thống phanh bao gồm: bộ phận làm việc, bộ phận truyền động và bộ phận điều khiển. PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma
5 1.1.1.3. Thùng xe Thùng xe dùng để cho người lái và hành khách ngồi hay để chất hàng hóa. Cấu tạo của thùng xe tùy thuộc vào công dụng của xe ô tô. Đối với ô tô xăng cỡ nhỏ thì có thùng xe kín, phía trong được lắp sẵn một số ghế ngồi theo quy định. 1.1.1.4. Trang bị làm việc Trang bị làm việc của ô tô bao gồm hệ thống chiếu sáng (các loại đèn) và báo hiệu (còi), hệ thống làm mát và sưởi ấm, cơ cấu gạt nước và chắn gió cùng các trang bị khác. 1.1.2. Nguyên lý làm việc của động cơ xăng [6] Động cơ xăng gồm hai loại: Động cơ xăng 4 kỳ và động cơ xăng 2 kỳ. Ô tô cỡ nhỏ thường dùng động cơ xăng 4 kỳ. Động cơ xăng 4 kỳ là loại động cơ mà trong một chu trình làm việc thực hiện 4 lần chuyển động tịnh tiến qua lại của pít tông, tương ứng với hai vòng quay của trục khuỷu. 1.1.2.1. Quá trình nạp (còn gọi là quá trình hút) Pít tông chuyển động từ thế chết trên (TCT) đến thế chết dưới (TCD), tương ứng trục khuỷu quay một góc từ 0 - 1800 . Thể tích trong xy lanh tăng lên và áp suất từ từ giảm xuống, đến mức nhỏ hơn áp suất khí quyển. Xu páp nạp dưới tác động của cơ cấu phân phối khí sẽ mở ra (xu páp xả vẫn đóng). Do áp suất bên trong xy lanh động cơ nhỏ hơn áp suất bên ngoài nên hỗn hợp xăng và không khí từ bộ chế hòa khí được hút qua cửa nạp vào trong xy lanh động cơ. Đối với động cơ phun xăng điện tử thì vòi phun xăng sẽ phun một lượng xăng cần thiết theo dòng khí nạp vào xy lanh. 1.1.2.2. Quá trình nén cháy Pít tông chuyển động từ TCD đến TCT, tương ứng trục khuỷu quay một góc 180 – 3600. Xu páp nạp đóng lại, hỗn hợp đốt trong xy lanh bắt đầu bị nén. Thể tích trong xy lanh giảm và áp suất tăng dần lên. Khi pít tông đến gần TCT thì hỗn hợp đốt được đốt cháy bằng tia lửa điện xuất hiện ở bugi. Khi hỗn hợp đốt cháy, áp suất và nhiệt độ trong xy lanh tăng vọt lên. PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma
6 1.1.2.3. Quá trình dãn (còn gọi là quá trình sinh công) Dưới tác dụng của áp suất cao do hỗn hợp đốt bị đốt cháy, pít tông bị đẩy từ TCT đến TCD và nhờ cơ cấu biên tay quay, chuyển động tịnh tiến của pít tông biến thành chuyển động quay của trục khuỷu, tương ứng góc quay từ 360 – 5400. Trong quá trình này, năng lượng nhiệt biến thành năng lượng cơ học nên gọi là quá trình sinh công. 1.1.2.4. Quá trình xả (còn gọi là quá trình thoát) Pít tông chuyển động từ TCD đến TCT, tương ứng với trục khuỷu quay một góc 540 – 7200. Ở quá trình này xu páp nạp vẫn đóng nhưng xu páp xả mở ra, pít tông đẩy khí đã làm việc (còn gọi là khí xả) ra bên ngoài. Sau quá trình xả, pít tông lại chuyển động từ TCT đến TCD, khi đó xu páp nạp lại mở ra và quá trình nạp hỗn hợp đốt lại tiếp tục thực hiện cho chu trình làm việc tiếp theo. 1.1.3. Ưu, khuyết điểm của ô tô dùng động cơ xăng 4 kỳ 1.1.3.1. Ưu điểm Cấu tạo của động cơ xăng đơn giản, có kích thước và trọng lượng nhỏ. Mặt khác do áp suất trong xy lanh nhỏ nên hoạt động êm dịu và dễ khởi động. Nếu so với động cơ xăng 2 kỳ thì nó có hiệu suất nhiệt cao hơn và tuổi thọ lớn hơn. 1.1.3.2. Khuyết điểm So với động cơ diedel thì động cơ xăng có chi phí nhiên liệu riêng cao hơn (động cơ diedel 220 – 310 g/kWh, động cơ xăng 270 – 400 g/kWh) và hiệu suất nhiệt thấp hơn ( động cơ diedel đạt 35 – 40%, động cơ xăng 30 – 35%) Ô tô dùng động cơ xăng thải ra khí xả gây ra ô nhiễm môi trường, gây hiệu ứng nhà kính, dẫn đến biến đổi khí hậu trên toàn cầu. 1.1.4. Tình hình sử dụng ô tô động cơ xăng cỡ nhỏ ở Việt Nam và trên thế giới 1.1.4.1. Tình hình sử dụng ô tô động cơ xăng cỡ nhỏ tại Việt Nam Trước năm 1990, Việt Nam chủ yếu nhập khẩu ô tô từ các nước xã hội chủ nghĩa. Thời gian này không có doanh nghiệp nào đầu tư lắp ráp, sản xuất ô tô. Các PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma
7 doanh nghiệp cơ khí lớn của Việt Nam chủ yếu làm công việc sửa chữa và đại tu xe. Do vậy số lượng người dân Việt Nam có đủ điều kiện để sở hữu một chiếc xe ô tô vào thời gian này là hiếm thấy. Ngành công nghiệp ô tô Việt Nam chỉ thực sự hình thành từ những năm 1990, khi Chính phủ cho phép các doanh nghiệp có vốn đầu tư nước ngoài được sản xuất, lắp ráp ô tô tại Việt Nam như các công ty Honda, Toyota, Hyundai, Isuzu, Kia, LandRover, Lexus, Mazda, Mercedes Benz, Mitsubishi... Cho đến thời điểm hiện tại, phải nói rằng nhu cầu được sử dụng ô tô của người dân có xu hướng tăng rất cao. Nhiều người có thu nhập khá trở lên đã sử dụng ô tô làm phương tiện để đi lại thay cho xe máy và xe đạp. 1.1.4.2. Tình hình sử dụng ô tô động cơ xăng cỡ nhỏ trên thế giới Chiếc ô tô chạy bằng động cơ xăng (động cơ Otto) được Karl Benz phát minh ra ở Đức năm 1885. Mặc dù Karl Benz được công nhận là người sáng tạo ra chiếc xe hơi hiện đại, nhiều kỹ sư người Đức khác cũng đã làm việc để chế tạo ra những chiếc ô tô khác trong cùng thời gian. Các nhà phát minh đó là: Karl Benz, người được cấp một bằng sáng chế ngày 29 tháng 1 năm 1886 ở Mannheim cho chiếc ô tô do ông chế tạo năm 1885 và Gottlieb Daimler và Wilhelm Maybach ở Stuttgart năm 1886. Hiện nay, ở các nước có nền công nghiệp phát triển như Mỹ, Nhật, Đức, Anh, Nga, Pháp... hàng năm có hàng trăm triệu chiếc xe ô tô với hàng chục chủng loại ra đời. Ô tô có thể gần như là phương tiện giao thông phổ biến của con người ở các nước phát triển. 1.2. Ô TÔ DÙNG ĐỘNG CƠ ĐIỆN Động cơ điện một chiều nó có một số ưu điểm: vận hành nhẹ nhàng, có thể tăng tốc và giảm tốc trong thời gian ngắn; hiệu suất cao và kết cấu gọn nhẹ. Với những tính năng nổi bật trên nên ô tô thường sử dụng động cơ điện một chiều (DC) không chổi than BLDC (Brushles Dc motor). 1.2.1. Cấu tạo chung của ô tô dùng động cơ điện Cấu tạo chung của ô tô dùng động cơ điện gồm bốn phần chính: Động cơ điện và ắc quy, khung gầm, thùng xe và trang bị làm việc. PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma
8 Hình 1.2. Ô tô điện đang sử dụng tại một số đô thị, khu du lịch ở Việt Nam Hình 1.3. Ô tô điện sử dụng trong sân golf 1.2.1.1. Động cơ điện và ắc quy - Động cơ điện dùng cho ô tô cỡ nhỏ là loại động cơ điện không chổi than BLDC, sử dụng điện từ ắc quy. PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma
9 Hình 1.4 . Động cơ điện BLDC và các thiết bị phụ - Ắc quy dùng cho ô tô điện thường là ắc quy chì acid do Việt Nam sản xuất hoặc nhập khẩu từ nước ngoài: 1.2.1.2. Khung gầm ô tô điện Kết cấu chung của phần khung gầm ô tô điện bao gồm các hệ thống chính như sau: - Hệ thống truyền lực: dùng để truyền momen quay từ động cơ điện đến các bánh chủ động của xe ô tô điện. Hệ thống truyền lực gồm có: ly hợp, hộp số, truyền lực các đăng (xe điện đời mới nhất), truyền lực chính với hộp vi sai; - Hệ thống di động dùng để nhận và phân bố trọng lượng của xe ô tô điện lên nền đường và biến chuyển động quay của bánh xe chủ động thành chuyển động tịnh tiến của xe ô tô điện. Hệ thống di động gồm có: cầu trước, cầu sau, cơ cấu treo, bộ phận giảm xóc và bánh xe; - Hệ thống lái dùng để duy trì chuyển động của xe ô tô điện theo một hướng nhất định và thay đổi hướng chuyển động đó khi cần thiết bằng cách quay vòng bánh dẫn hướng. Hệ thống lái gồm có: cơ cấu lái và cơ cấu dẫn động lái; - Hệ thống phanh dùng để giảm bớt tốc độ hoặc dừng hẳn một cách nhanh chóng khi xe đang chuyển động, đồng thời giữ xe đứng yên tại chỗ khi cần thiết. Hệ thống phanh bao gồm: bộ phận làm việc, bộ phận truyền động và bộ phận điều khiển. PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma
10 1.2.1.3. Thùng xe Thùng xe dùng để cho người lái và hành khách ngồi. Cấu tạo của thùng xe cơ bản giống như thùng xe ô tô sử dụng động cơ xăng cỡ nhỏ. 1.2.1.4. Trang bị làm việc Trang bị làm việc của ô tô điện bao gồm hệ thống chiếu sáng (các loại đèn) và báo hiệu (còi), cơ cấu gạt nước và chắn gió cùng các trang bị khác. 1.2.2. Nguyên lý làm việc của động cơ điện một chiều không chổi than BLDC [10] Động cơ BLDC là một dạng động cơ đồng bộ. Tuy nhiên động cơ BLDC kích từ bằng một loại nam châm vĩnh cửu dán trên rotor. - Rotor của động cơ BLDC là một nam châm vĩnh cửu; - Stator gồm ba cuộn A, B, C và được móc nối với nhau như hình 1.6: Hình 1.5. Rotor và Stator của động cơ điện BLDC Hình 1.6. Các cuộn dây stator PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma
11 Cũng như các loại động cơ đồng bộ thông thường, các cuộn dây BLDC cũng được đặt lệch nhau 1200 trong không gian của stator. Các thanh nam châm được dán chắc chắn vào thân rotor làm nhiệm vụ kích từ cho động cơ. Điểm khác biệt về hoạt động của động cơ BLDC so với các động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu khác là động cơ BLDC bắt buộc phải có cảm biến vị trí rotor để cho động cơ hoạt động. Nguyên tắc điều khiển của động cơ BLDC là xác định vị trí rotor để điều khiển dòng điện vào cuộn dây stator tương ứng, nếu không động cơ không thể tự khởi động hay thay đổi chiều quay được. Chính vì nguyên tắc điều khiển dựa vào vị trí rotor như vậy nên động cơ BLDC đòi hỏi phải có một bộ điều khiển chuyên dụng phối hợp với cảm biến Hall để điều khiển động cơ. Các cuộn dây của stator được cấp điện từ nguồn điện một chiều để trở thành một nam châm điện thể hiện ở hình 1.7. Hình 1.7. Điện từ trường trong cuộn dây stator Hình 1.8. Quá trình quay của rotor PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma
12 Nguyên lý hoạt động của một động cơ BLDC dựa trên sự tương tác lực giữa các nam châm vĩnh cửu và nam châm điện. Khi cuộn dây A có dòng điện chạy qua, các cực trái dấu giữa rotor và stator được hút vào nhau (lực hút được thể hiện trong mũi tên màu xanh lá cây), làm cho các cực rotor di chuyển gần với stator. Khi rotor gần tới cuộn dây A, cuộn dây B nạp đầy năng lượng, khi rotor gần tới cuộn dây B, cuộn dây C cũng được nạp đầy năng lượng. Cứ như vậy, lực hút giữa các cuộn dây trên stator và nam châm liên tục làm cho rotor quay. 1.2.3. Ưu, khuyết điểm của ô tô dùng động cơ điện BLDC 1.2.3.1. Ưu điểm - Không dùng nguồn năng lượng hóa thạch. - Không tạo ra khí thải gây ô nhiễm môi trường. Môi trường hiện nay đang bị ô nhiễm nghiêm trọng, mà một trong những nguyên nhân đặc biệt là do ô tô chạy bằng xăng, dầu. Ô tô điện nó hoàn toàn không có khí thải. - Vận hành đơn giản và êm dịu: Ngoài ra, ô tô điện chạy êm hơn ô tô xăng nhờ trọng lượng nhẹ hơn và không dùng công nghệ đốt trong. - Chi phí bảo dưỡng thấp: Trên thực tế, cơ chế vận hành của ô tô điện không tạo nhiều ma sát hay ăn mòn so với những dòng xe động cơ thông thường. 1.2.3.2. Nhược điểm Ắc quy của ô tô điện có tuổi thọ không cao và dung lượng của nó hạn chế dẫn đến tải trọng của xe cũng bị hạn chế. Theo thời gian sử dụng ắc quy sẽ yếu dần nên phải định kỳ nạp điện cho ắc quy. 1.2.4. Tình hình sử dụng ô tô động cơ điện trên thế giới và ở Việt Nam [11] 1.2.4.1. Tình hình sử dụng ô tô động cơ điện trên thế giới Vào khoảng những năm 1832 và 1839, Robert Anderson người Scotland đã phát minh ra loại ô tô điện chuyên chở đầu tiên. Cho đến năm 1935, ô tô điện đã gần như biến mất do không thể cạnh tranh được với xe chạy động cơ đốt trong vì lý do: về giá thành, năm 1928, một chiếc ô tô PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma
13 chạy điện có giá khoảng 1750 USD, trong khi đó một chiếc ô tô chạy xăng chỉ có giá khoảng 650 USD. Về mặt kỹ thuật, công nghệ chế tạo động cơ đốt trong và công nghiệp ô tô có những tiến bộ vượt bậc: Charles Kettering đã phát minh ra bộ khởi động cho ô tô chạy xăng, Henry Ford đã phát minh ra các động cơ đốt trong có giá thành hạ, v.v. Cho đến nửa sau thế kỷ 20 trở lại đây, ô tô điện phát tiển một cách mạnh mẽ vì yêu cầu bức thiết về năng lượng và môi trường. Hình 1.9. Ô tô điện thời kỳ đầu Tại Hàn Quốc, công nghệ truyền tải điện không dây ứng dụng trong xe ô tô điện được khai thác mạnh mẽ bởi các nhà nghiên cứu thuộc viện Khoa học và Công nghệ tiên tiến Hàn Quốc (KAIST) với dự án chế tạo xe ô tô điện nạp năng lượng từ dưới đất trong suốt quá trình hoạt động (OnLine Electric Vehicle – OLEV). Các sản phẩm xe bus điện thuộc dự án này đang chạy thử nghiệm rất tốt trong khuôn viên của KAIST và Công viên Grand Seoul. PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma
14 Hình 1.10. Xe thí nghiệm tại Hori-Lab (Xe điện nhỏ COMS3 sử dụng siêu tụ) Tại Thượng Hải, Trung Quốc, xe bus điện sử dụng siêu tụ của hãng SINAUTEC đang gây tiếng vang mạnh mẽ. Siêu tụ được nạp nhanh chóng tại mỗi điểm dừng của xe bus điện. 1.2.4.2. Tình hình sử dụng ô tô động cơ điện điện tại Việt Nam Trong khi làn sóng nghiên cứu ô tô điện đang nổi lên mạnh mẽ trên thế giới thì tại Việt Nam, đối tượng này chưa nhận được sự quan tâm thích đáng của các nhà khoa học, giới doanh nghiệp cũng như các nhà làm chính sách. Qua khảo sát tình hình những năm vừa qua, có thể khẳng định rằng, ở Việt Nam chưa hề có một nghiên cứu mang tính hệ thống về ô tô sử dụng động cơ điện. Trong vài năm trở lại đây, một số sản phẩm xe ô tô điện mang tính thử nghiệm đã được nghiên cứu chế tạo bởi các nhà khoa học và những nhà sáng chế không chuyên, nhưng phần lớn mang tính “sao chép” đơn thuần, hoặc chế tác lại về mẫu mã. Đây là những thành công đáng khích lệ đối với một số nhỏ nhà sáng chế nghiệp dư. Tuy nhiên, những chỉ tiêu chất lượng của xe còn thấp, nên đa phần những PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma
15 xe ô tô điện đang sử dụng tại Việt Nam đều nhập khẩu từ Trung Quốc hay chỉ lắp ráp từ các linh kiện được nhập khẩu. Một số thành phố mà chủ yếu là các khu du lịch ở Việt Nam đang sử dụng loại xe điện này. 1.3. Ô TÔ HYBRID [3] Hybrid (Hybrid Electric Vehiclé-HEVs) nghĩa là lai. Ôtô hybrid là dòng ôtô sử dụng động cơ tổ hợp, là một phương tiện giao thông mà sử dụng hai nguồn động lực trở lên. Nguồn động lực chính của ô tô hybrid là sự kết hợp giữa động cơ xăng thông thường với một động cơ điện dùng năng lượng ắc quy (pin). Bộ điều khiển điện tử sẽ quyết định khi nào thì dùng động cơ điện, khi nào thì dùng động cơ đốt trong, khi nào dùng vận hành đồng bộ và khi nào nạp điện vào ắc quy để sử dụng về sau. Hình 1.11. Một chiếc xe ô tô Hybrid sử dụng động cơ xăng và động cơ điện PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma
16 1.3.1. Cấu tạo chung của ô tô Hybrid [12] Các bộ phận chính của ôtô Hybrid gồm có: Nguồn động lực, hệ thống truyền lực, hệ thống di động và trang bị làm việc. 1.3.1.1. Nguồn động lực Nguồn động lực của ô tô Hybrid thường sử dụng là động cơ xăng 4 kỳ và động cơ điện một chiều không chổi than. Động cơ điện nhận năng lượng điện từ ắc quy, chuyển thành năng lượng cơ khí dẫn động đến bánh xe. 1.3.1.2. Khung gầm Kết cấu chung của phần khung gầm ô tô bao gồm các hệ thống chính như sau: - Hệ thống truyền lực: dùng để truyền momen quay từ động cơ điện đến các bánh chủ động của xe ô tô. Hệ thống truyền lực gồm có: ly hợp, hộp số, truyền lực các đăng, truyền lực chính với hộp vi sai; - Hệ thống di động dùng để nhận và phân bố trọng lượng của xe ô tô lên nền đường và biến chuyển động quay của bánh xe chủ động thành chuyển động tịnh tiếncủa xe ô tô. Hệ thống di động gồm có: cầu trước, cầu sau, cơ cấu treo, bộ phận giảm xốc và bánh xe; - Hệ thống lái dùng để duy trì chuyển động của xe ô tô theo một hướng nhất định và thay đổi hướng chuyển động đó khi cần thiết bằng cách quay vòng bánh dẫn hướng. Hệ thống lái gồm có: cơ cấu lái và cơ cấu dẫn động lái; - Hệ thống phanh dùng để giảm bớt tốc độ hoặc dừng hẳn một cách nhanh chóng khi xe đang chuyển động, đồng thời giữ xe đứng yên tại chỗ khi cần thiết. Hệ thống phanh bao gồm: bộ phận làm việc, bộ phận truyền động và bộ phận điều khiển. 1.3.1.3. Thùng xe Thùng xe dùng để cho người lái và hành khách ngồi. Cấu tạo của thùng xe cơ bản giống như thùng xe của ô tô sử dụng động cơ xăng cỡ nhỏ.. 1.3.1.4. Trang bị làm việc Trang bị làm việc của ô tô bao gồm hệ thống chiếu sáng (các loại đèn) và báo hiệu (còi), hệ thống làm mát và sưởi ấm, cơ cấu gạt nước và chắn gió cùng các trang bị khác. PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma
17 1.3.2. Nguyên lý làm việc của ô tô Hybrid. [3] Ôtô hybrid hoạt động theo nguyên tắc: Động cơ điện được sử dụng để khởi động xe, trong quá trình chạy bình thường sẽ vận hành đồng bộ. Động cơ điện còn có công dụng tăng cường cung cấp năng lượng để xe tăng tốc hoặc leo dốc. Khi phanh xe hoặc xuống dốc, động cơ điện được sử dụng như một máy phát để nạp điện cho ắc quy. Không giống như các phương tiện sử dụng động cơ điện khác, ô tô Hybrid không cần nguồn điện bên ngoài, động cơ xăng sẽ cung cấp năng lượng cho ắc quy. Với sự phối hợp giữa động cơ xăng và động cơ điện, ô tô hybrid được mở rộng giới hạn làm việc, giảm tiêu thụ nhiên liệu cho động cơ xăng, hiệu suất tổ hợp động cơ cao, mô- men lớn ở số vòng quay nhỏ và giảm thiểu ô nhiễm môi trường. Theo phương pháp truyền động, có thể chia động cơ hybrid thành 2 loại chính: tổ hợp ghép nối tiếp và tổ hợp ghép song song. 1.3.2.1. Tổ hợp ghép nối tiếp Động cơ điện dẫn động các bánh xe, công việc duy nhất của động cơ xăng 4 kỳ là kéo máy phát điện để phát sinh ra điện năng. Hệ thống hybrid này được mô tả như ở hình 1.12. Hình 1.12. Sơ đồ truyền động tổ hợp ghép nối tiếp 1 – Động cơ xăng; 2 – Máy phát điện; 3 – Bộ chuyển đổi điện; 4 – Ắc quy; 5 – Động cơ điện; 6 – Cầu chủ động; 7 - Bánh xe chủ động. PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma
18 Dòng điện do máy phát điện sinh ra có hai nhiệm vụ: vừa để nạp điện cho ắc quy vừa để chạy động cơ điện. Động cơ điện sẽ truyền năng lượng đến cầu chủ động của xe ô tô. Trong sơ đồ nối tiếp, động cơ xăng kéo máy phát điện để cung cấp điện cho ắc quy và động cơ điện. Ở đây không có sự liên hệ cơ khí nào giữa động cơ xăng và bánh xe. Năng lượng được chuyển đổi từ hoá năng của nhiên liệu thành cơ năng làm quay rô-to của máy phát tạo ra điện năng và từ điện năng lại chuyển sang cơ năng làm quay bánh xe chủ động. 1.3.2.2. Tổ hợp ghép song song Hình 1.13. Sơ đồ truyền động tổ hợp ghép song song 1 – Động cơ xăng; 2 – Hộp số; 3 – Bộ kết hợp công suất; 4 – Ắc quy; 5– Bộ chuyển đổi điện; 6 – Động cơ điện; 7 – Cầu chủ động; 8- Bánh xe chủ động. Trong loại xe ô tô hybrid này, cả động cơ điện và động cơ xăng cùng truyền lực tới bánh xe chủ động, mức độ tuỳ theo các điều kiện hoạt động khác nhau. Loại xe ô tô hybrid này có ưu điểm là: công suất của ô tô sẽ lớn hơn do sử dụng cả hai nguồn năng lượng, mức độ hoạt động của động cơ điện ít hơn nên ắc quy có dung lượng nhỏ và gọn nhẹ; trọng lượng bản thân của ô tô cũng nhẹ hơn so với hệ thống hybrid nối tiếp. PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma
19 1.3.3. Ưu, khuyết điểm của xe ô tô Hybrid 1.3.3.1. Ưu điểm So với ô tô sử dụng động cơ xăng thì ô tô Hybrid có ưu điểm: - Tiết kiệm năng lượng và giảm ô nhiễm môi trường; - Có thể phối hợp công suất giữa động cơ điện và động cơ xăng một cách hiệu quả nên hiệu suất sử dụng năng lượng cao hơn. 1.3.3.2. Khuyết điểm Khuyết điểm chính của ô tô Hybrid là hệ thống ắc quy hay pin nhiên liệu rất đắt so với các loại ắc quy thông thường dùng cho ô tô. 1.3.3. Tình hình sử dụng ô tô Hybrid trên thế giới và ở Việt Nam 1.3.3.1. Tình hình sử dụng ô tô Hybird trên thế giới Xuất hiện từ đầu những năm 1990 và cho đến nay, ôtô hybrid đã luôn được nghiên cứu và phát triển như là một giải pháp hiệu quả về tính kinh tế và môi trường. Có thể nói, công nghệ hybrid là chìa khoá mở cánh cửa tiến vào kỷ nguyên mới của những chiếc ô tô, đó là ô tô không gây ô nhiễm môi trường hay còn gọi là ô tô sinh thái. Với các ưu điểm nổi bật như đã nêu, ôtô hybrid đang được sự quan tâm nghiên cứu và chế tạo của rất nhiều nhà khoa học và hãng sản xuất ôtô trên thế giới. Ngày càng có nhiều mẫu ôtô hybrid xuất hiện trên thị trường và càng có nhiều người sử dụng loại ô tô này. Tại Châu Âu, xe plug-in hybrid và các bộ biến đổi điện tử công suất là những vấn đề chính được quan tâm nghiên cứu. Ô tô điện lai (plug-in hybrid electric vehicle) là loại xe sử dụng hỗn hợp cả năng lượng xăng và điện như tên gọi “hybrid”. Thuật ngữ “plug-in” cho biết rằng xe có bộ nạp tích hợp sẵn, người dùng chỉ cần cắm điện vào nguồn lưới dân dụng mà không cần một bộ nạp bên ngoài. Tại Nhật Bản, các hãng ô tô lớn đang lần lượt đưa các mẫu xe thuần điện (pure Evs) ra thị trường. Nissan “trống giong cờ mở” với Nissan Leaf, tuy vậy Mitsubishi mới là hãng đầu tiên tung ra xe điện thương phẩm với i-MiEV. Xe i-MiEV đã được giới thiệu ở Việt Nam tại triển lãm Ô tô Vietnam Motor Show 2010. PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma
20 Để có thể đưa ra thị trường mẫu xe ô tô điện i-MiEV, hãng Mitsubishi Motors đã mất hơn 40 năm nghiên cứu. Từ khi ấp ủ những ý tưởng đầu tiên về xe ô tô điện, chính thức bắt đầu nghiên cứu từ năm 1966, cho đến nay, hãng Mitsubishi Motors đã chế tạo ra 10 mẫu xe concept với hơn 500.000 km chạy thử nghiệm trên toàn cầu. 1.3.3.2. Tình hình sử dụng ô tô Hybird tại Việt Nam Ôtô sử dụng Hydrogen, ôtô điện, ôtô pin mặt trời... cho đến nay đều tồn tại một số nhược điểm nhất định, không dễ thực hiện với thực trạng như đất nước ta. Trong bối cảnh đó thì ôtô hybrid nhiệt điện (kết hợp giữa động cơ đốt trong và động cơ điện) được coi là phù hợp nhất trong giai đoạn đón đầu về xu thế phát triển ôtô sạch, nhằm đáp ứng tính khắt khe môi trường đô thị, tính nguy cơ cạn kiệt nhiên liệu. Ở Việt Nam có một số nhà khoa học và cơ sở nghiên cứu đã thiết kế, chế tạo mẫu xe ô tô Hybird nhưng đang trong thời kỳ thử nghiệm. PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma