Tiểu luận Cơ khí động lực: Tìm hiểu công nghệ Hybrid trên xe BMW I8

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: DOCX | Số trang:127

Thêm vào BST

Báo xấu

148
lượt xem 31
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Nội dung nghiên cứu của luận văn này là tìm hiểu lý thuyết tổng quan về công nghệ Hybrid; các thành phần trong hệ thống truyền lực trên xe BMW I8; cách các thành phần kết nối với nhau; chiến lược điều khiển của dòng xe BMW I8.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Tiểu luận Cơ khí động lực: Tìm hiểu công nghệ Hybrid trên xe BMW I8

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC  TIỂU LUẬN ĐỀ TÀI: TÌM HIỂU CÔNG NGHỆ HYBRID TRÊN XE BMW I8 GVHD: TS. HUỲNH QUỐC VIỆT 1. Nguyễn Hoàng Đình 18845043 Bảo Mã lớp học: 18845SP2 SVTH:
Thành phố Hồ Chí Minh, Tháng 5, Năm 2019
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC  TIỂU LUẬN ĐỀ TÀI: TÌM HIỂU CÔNG NGHỆ HYBRID TRÊN XE BMW I8 GVHD: TS. HUỲNH QUỐC VIỆT 1. Nguyễn Hoàng Đình 18845043 Bảo Mã lớp học: 18845SP2 SVTH:
Thành phố Hồ Chí Minh, Tháng 5, Năm 2020
LỜI CẢM ƠN Trước tiên, em xin cam ̉ ơn nha tr ̀ ương va quy thây cô đa xây d ̀ ̀ ́ ̀ ̃ ựng môi trường học tập tốt, truyên đat kiên th ̀ ̣ ́ ưc cung nh ́ ̃ ư nhưng kinh nghiêm đê em ̃ ̣ ̉ ́ ể gặt hái được thành quả trong năm qua. co th ̣ ̣ Đăc biêt, em xin g ửi lơi cam ̀ ̉ ơn chân thanh đên Th ̀ ́ ầy Huỳnh Quốc Việt. Thây la ng ̀ ̀ ươi h ̀ ương dân nhi ́ ̃ ệt tình, luôn đưa ra nhưng nhân xet đúng ̃ ̣ ́ đắn đê chúng em hoàn thành đ ̉ ề tài tốt nghiệp được kịp thời và hoàn thiện nhất có thể. Sau cùng, tuy có nhiều nỗ lực, nhưng do thời gian thực hiện đề tài không nhiều và kiến thức, kinh nghiệm còn hạn chế nên tiểu luận tốt nghiệp còn nhiều thiếu sót. Do đo, em kinh mong quy thây cô, ban be thông ́ ́ ́ ̀ ̣ ̀ ̉ ̣ ược y kiên t cam va rât mong nhân đ ̀ ́ ́ ́ ừ mọi người đê hoan thiên đê tai tôt ̉ ̀ ̣ ̀ ̀ ́ hơn. Em xin chân thanh cam ̀ ̉ ơn!. Tp.Hồ Chí Minh, tháng 10 năm 2019. Sinh viên thực hiện: Nguyễn Hoàng Đình Bảo
TÓM TẮT 1. Lời nói đầu Trong xu thế hội nhập hiện nay, nền công nghiệp Việt Nam đang phát triển rất mạnh và đặc biệt là ngành kỹ thuật ô tô. Vấn đề đi lại, vận chuyển ngày càng tăng của con người trên toàn thế giới. Ô tô gần như là phương tiện chủ lực đáp ứng mọi nhu cầu đó. Công nghệ ô tô là một ngành khoa học kỹ thuật phát triển rất nhanh trên phạm vi toàn thế giới, để đáp ứng nhu cầu trên đã làm cho tốc độ gia tăng số lượng ô tô trên thế giới rất nhanh. Do đó, tình hình giao thông ngày càng phức tạp và nảy sinh ra các vấn đề cấp bách cần phải giải quyết như tai nạn giao thông, ô nhiễm môi trường, khủng hoảng nhiên liệu… Để giải quyết các vấn đề đó, đòi hỏi ngành công nghệ ô tô phải áp dụng khoa học kỹ thuật tiên tiến trong thiết kế, ứng dụng các nguyên vật liệu và công nghệ hiện đại để cho ra đời những chiếc xe ngày càng hoàn hảo với tính năng vận hành và tính an toàn vượt trội. Một trong những công nghệ hiện đại là công nghệ HYBID được hãng BMW nghiên cứu và phát triển, công nghệ này mang lại hiệu suất hoạt động tốt nhất bên cạnh hiệu quả sử dụng nhiên liệu tối ưu nhất. Hybird trong tiếng Anh có nghĩa là hỗn hợp, lai tạo vì vậy xe Hybrid là một loại xe kết hợp giữa động cơ sử dụng xăng truyền thống và động cơ điện. Việc kết hợp này mang lại cho xe Hybrid lợi thế là giảm thiều được lượng nhiên liệu sử dụng, từ đó giảm bớt lượng khí thải ra môi trường bên ngoài, ngoài ra nó còn tận dụng được nguồn năng lượng dư thừa bằng cách nạp lại cho pin chính của xe. Trong quá trình học tập, em đã được tiếp xúc, tìm hiểu công nghệ này và nhận thấy đây là đề tài bổ ích và đáng tìm hiểu. Chính vì vậy em đã chọn đề tài tiểu luận: “ TÌM HIỂU CÔNG NGHỆ HYBRID TRÊN XE BMW I8” Đề tài “CÔNG NGHỆ HYBRID TRÊN XE BMW I8” này cũng giúp em hiểu thêm hệ thống truyền lực của công nghệ HYBRID này. Cũng như cách kết nối các thành phần trong công nghệ này để có thể tăng hiệu suất hoạt động và sử dụng nhiên liệu tối ưu nhất. 2. Mục tiêu nghiên cứu tiểu luận Nghiên cứu lý thuyết tổng quan về Công Nghệ HYBRID. Các thành phần trong hệ thống truyền lực trên xe BMW I8. Cách các thành phần kết nối với nhau. Chiến lược điều khiển của dòng xe BMW I8.
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu là Hệ thống truyền lực của xe BMW I8 gồm phần động cơ và phần điện. Phạm vi nghiên cứu: + Nghiên cứu lý thuyết về các hệ thống truyền lực trên xe BMW I8 + Các thành phần trong các hệ thống truyền lực trên xe BMW I8 4. Phương pháp nghiên cứu Để thực hiện đề tài, em sử dụng nhiều phương pháp nghiên cứu nhưng chủ yếu là phân tích và tổng hợp lý thuyết. Bên cạnh đó, em còn dịch một số tài liệu chuyên ngành bằng tiếng anh để phục vụ cho công việc.
MỤC LỤC
DANH MỤC CÁC HÌNH
Chương 1: GIỚI THIỆU TỔNG QUÁT. Một hệ thống truyền động mới được phát triển được sử dụng với BMW i8 mã phát triển I12. Khái niệm hệ thống dẫn động loại mới này kết hợp hai hệ thống dẫn động có hiệu suất cao trong một chiếc xe. Một động cơ xăng 3 xilanh hiệu suất cao với hộp số tự động 6 cấp cung cấp truyền lực ở trục sau. Một động cơ điện kết hợp với hộp số sàn 2 cấp cung cấp truyền lực ở trục trước. Do sự tương tác thông minh của các hệ thống dẫn động, I12 có xe hiệu suất của một chiếc xe thể thao với hiệu quả của một chiếc xe nhỏ gọn. Đơn vị I12 Công suất tổng KW/ HP 274/ 368 Mô men xoắn tổng Nm/ lbft 619/ 457 Thời gian tăng tốc từ 0 – 60 s 4.2 [mph] Tốc độ tối da Km/h / mph 250/ 155 Trọng lượng xe Kg/ lbs 1567/ 3455 Cw 0.26 Mức tiêu hao nhiên liệu l/ 100km 2.1 Quãng đường động cơ điện đi Km/ miles Có thể lên đến 37km/ được 23miles 10
Giới thiệu. Hình thái lai trục (Axel hybrid) này (lần đầu tiên được sử dụng tại BMW) tạo ra một hệ thống lái tất cả các bánh có thể điều khiển riêng được phát triển không có các thành phần bổ sung. Sự phối hợp của mômen xoắn phía trước và phía sau cho phép hệ thống truyền lực hiệu quả, có thể được điều chỉnh riêng cho mọi tình huống lái xe. Hình 1.: I12 Sơ đồ bố trí thực tế Axel Hybrid trên xe BMW I8. 1 Electrical machine. Mô tơ dẫn động. 2 Electrical machine electronics Động cơ điện điện tử. (EME). 3 2speed manual gearbox. Hộp số 2 cấp. 4 Output shaft, right front axle. Trục đầu ra, trục trước bên phải. 5 Combustion engine. Động cơ đốt trong. 6 Output shaft, right rear axle. Trục đầu ra, trục trước sau bên phải. 7 Automotic transmission. Hộp số tự động. 11
Các hình thái lai trục (Axel Hybrid) đại diện cho một sự phát triển hơn nữa của các hệ thống hybrid BMW hiện có. Hình 1.: I12 Các kiểu bố trí động cơ lai. A Serial hybrid. Bố trí nối tiêp. B Parallel hybrid. Bố trí song song. C Powersplit hybrid. Bố trí hỗn hợp. D Axle hybrid. Bố trí theo trục. 1 Highvoltage battery. Bình ắc quy cao áp. 2 Power electronics. Mô tơ dẫn động. 3 Range Extender Electrical Machine or Máy mở rộng phạm vi hoặc mô highvoltage starter motor generator. tơ máy phát khởi động điện áp cao. 4 Electrical machine. Mô tơ mát phát. 5 Combustion engine. Động cơ đốt trong. 12
6 Transmission. Hộp số. 7 Fuel tank. Bình xăng. 8 Charging socket . Cáp sạc. 13
Không giống như các hệ thống hybrid khác, với trục lai (D), các trục tương ứng của các phương tiện được điều khiển độc lập với nhau. Kết nối duy nhất giữa hai trục là mặt đường. Do đó, có thể lái xe với việc sử dụng cả hai hệ thống lái cùng một lúc hoặc cá nhân tùy thuộc vào tình huống. Với công suất đủ của bình ắc quy điện áp cao, khoảng cách lớn hơn có thể được bao phủ, không có khí thải và lặng lẽ sử dụng hệ thống truyền động bằng điện. động cơ đốt trong cũng cho phép phạm vi lớn hơn và phong cách lái thể thao với mức tiêu thụ nhiên liệu thấp (đặc biệt là kết hợp với truyền động bằng điện). Sự lắp đặt hai mô tơ điện cho phép mức độ linh hoạt cao trong thiết kế chiến lược vận hành. Loại hệ thống hybrid này là được thiết kế để đối phó với những thách thức trong tương lai trong môi trường đô thị.. Động cơ lai (Midengine). Lần đầu tiên kể từ năm 1978, một cấu hình động cơ giữa được sử dụng lại trong một chiếc BMW. Trong BMW M1 (E26) công suất 204 mã lực / Động cơ xăng 6 xilanh 273 mã lực (M88 / 1) đã được sử dụng. Động cơ này chỉ được sản xuất số lượng nhỏ. Động cơ giữa mô tả vị trí lắp đặt của động cơ đốt trong. Động cơ đốt trong luôn nằm giữa các trục của xe. Động cơ với hộp số sàn ở phía trước trục sau (dẫn động) và phía sau khoang hành khách là đặc trưng của thiết kế động cơ giữa. Cũng là trường hợp trong I12. Động cơ xăng 3 xilanh được gắn ngang với công suất 170 mã lực / 231 mã lực (gắn ở phía trước trục sau) cũng dẫn động trục sau. Ưu điểm của thiết kế động cơ giữa (midengine)là: Tốc độ vào cua có thể cao hơn: Động cơ giữa cho phép phân bổ trọng lượng xấp xỉ cho trục trước và sau, cũng như khối lượng động cơ tập trung gần trọng tâm của xe. Điều này dẫn đến khả năng lái trung tính, cho phép tốc độ vào cua cao. Hệ thống lái tự phát nhiều hơn trong khi vào cua: Khối lượng động cơ tập trung gần trọng tâm của xe mang lại mômen xoắn quán tính thấp quanh trục xe thẳng đứng. Chiếc xe vì thế nhanh nhẹn và cơ động hơn. 14
Tăng cường an toàn thụ động: Không gian rộng hơn ở khu vực phía trước và phía sau cho phép thiết kế tốt hơn các khu vực nhàu nát và bảo vệ người đi bộ. Tăng khả năng thiết kế của phần phía trước: Lợi thế khí động học có thể được thực hiện dễ dàng hơn do sự tự do hơn trong thiết kế. Không giống như trong các xe thiết kế tiêu chuẩn, động cơ B38 TOP trong I12 được truy cập thông qua nắp khoang động cơ phía sau (cổng sau). được loại bỏ, động cơ đốt trong có thể truy cập từ trên. Ví dụ, có thể thay dầu động cơ, thay thế bugi hoặc bộ phận lọc khí từ vị trí này. Phần tử lọc dầu cho dầu động cơ có thể truy cập từ bên dưới. Tất cả các giao diện liên quan đến dịch vụ khác có thể được tiếp cận như bình thường thông qua động cơ phía trước nắp khoang. Hình 1.: I12 Tổng quan bên dưới phía trước và phía sau nắp động cơ. 1 Intake silencer (with air filter Bộ phận giảm thanh (với bộ lọc element). không khí). 2 Oil filler neck. Cổ dầu phụ. 15
3 Expansion tank for the high Bình mở rộng cho mạch làm mát temperature cooling circuit. nhiệt độ cao. 4 Connections for A/C service Kết nối cho trạm dịch vụ A / C. station. 5 Expansion tank for the low Bình mở rộng cho mạch làm mát temperature cooling circuit. nhiệt độ thấp. 6 Brake fluid expansion tank. Bình chứa dầu phanh. 7 Highvoltage safety connector Đầu nối an toàn điện áp cao (Ngắt (Service Disconnect). kết nối dịch vụ). 8 12V battery. Bình ắc quy 12V. 9 Singlespark ignition coils. Cuộn dây đánh lửa đơn. 16
ĐỘNG CƠ B38 TOP Động cơ B38K15T0 được sử dụng lần đầu tiên trong I12. Động cơ xăng 3 xilanh 170 mã lực / 231 mã lực này dựa trên cơ sở trước đó. Động cơ B38 trong các xe khác của Tập đoàn BMW. Nó được lắp đặt trong I12 dưới dạng động cơ đặt giữa được gắn ngang. Chỉ có sự khác biệt và đặc biệt Các tính năng được đề cập trong tài liệu tham khảo này. Khối động cơ được mô tả trong tài liệu tham khảo đào tạo "B38 / B48 Engine". Hình 2.: I12 Động cơ B38 TOP. 17
1. Thông số thiết kế động cơ. Trong tài liệu kỹ thuật, chỉ định động cơ được sử dụng để đảm bảo nhận dạng đúng của động cơ. Tuy nhiên, thường chỉ sử dụng một chỉ định ngắn. Biểu mẫu ngắn này được sử dụng để gán một động cơ cho một gia đình động cơ. Ký hiệu Giải thích 1 Nhà phát triển động cơ. M, N, B BMW Group P BMW Msport S BMW MGmbH W Boughtinengines 2 Loại động cơ. 1 Động cơ 4 xy lanh (N18) 2 Động cơ 4 xy lanh (N20) 3 Động cơ 3 xy lanh (B38) 4 Động cơ 4 xy lanh (N43) 5 Động cơ 6 xy lanh (N55) 6 Động cơ V8 (N63) 7 Động cơ V12 (N74) 8 Động cơ V10 (S85) 3 Ý tưởng đổi mới động cơ. 0 Động cơ bình thường 1 – 9 Đổi mới quá trình cháy 4 Phương pháp làm việc hoặc A Động cơ xăng bố trí ngang loại nhiên liệu và vị trí có thể B Động cơ xăng bố trí dọc lắp đặt. C Động cơ diesel bố trí ngang D Động cơ diesel bố trí dọc H Động cơ lai K Động cơ xăng bố trí ngang 5 + 6 Dung tích xy lanh 1/10 lít. 15 1.5l 7 Loại hiệu suất. K Thấp nhất U Thấp M Trung Bình O Cao T Cao nhất 8 Thiết kế lại cho đúng kiểm 0 Thiết kế mới duyệt. 1 – 9 Tái thiết kế Thông số kỹ thuật. Kiểu thiết kế. Động cơ thẳng hàng Số xy lanh. 3 18
Dung tích xy lanh. Cm3 1499 Khoảng chạy piston / Cỡ xy Mm 94.6/82 lanh. Công suất . KW 170 (231) Tại số vòng quay động cơ. (HP) 5800 Rpm Công suất mỗi lít. KW/l 113.4 Mô men. Nm 320 Tại số vòng quay động cơ. Rpm 3700 Tỷ số nén. Ε 9.5:1 Số xú páp trên mỗi xy lanh. 4 Loại xăng. RON 91 – 100 Xăng. RON 98 Lượng khi thải CO2 . g/km 49 Hộp điện tử điều khiển động DME 17.2.3 cơ (DME) . Tiêu chuẩn hệ thống khí thải. ULEV II 19
Hình 2.: I12 sơ đồ hiệu suất và công suất của động cơ B38K15T0 so với động cơ B38A15M0. 20