Thiết kế cải tiến xe máy của hãng honda thành xe hybrid nhằm giảm thiểu tác động xấu đến môi trường

LỜI CẢM ƠN Qua một thời gian làm việc khẩn trương và nghiêm túc đến nay em đã hoàn thành đề tài “Thiết kế cải tiến xe máy của hãng Honda thành xe Hybrid nhằm giảm thiểu tác động xấu đến

TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP

KHOA CƠ ĐIỆN & CÔNG TRÌNH

 -

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

THIẾT KẾ CẢI TIẾN XE MÁY CỦA HÃNG HONDA THÀNH XE

HYBRID NHẰM GIẢM THIỂU TÁC ĐỘNG XẤU ĐẾN MÔI TRƯỜNG

NGÀNH: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT Ô TÔ

LỜI CẢM ƠN

Qua một thời gian làm việc khẩn trương và nghiêm túc đến nay em đã hoàn

thành đề tài “Thiết kế cải tiến xe máy của hãng Honda thành xe Hybrid nhằm giảm thiểu tác động xấu đến môi trường”

” Đề tài được hoàn thành với sự cố gắng nỗ lực của bản thân và sự giúp

đỡ nhiệt tình của thầy cô trong Khoa Cơ điện và Công trình Nhân dịp này cho phép em được bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới:

Thầy giáo PGS.TS.Lê Văn Thái đã trực tiếp hướng dẫn và chỉ bảo em tận

tình trong suốt quá trình làm khóa luận

Tập thể cán bộ, giáo viên Khoa Cơ điện và Công trình đã giúp đỡ em rất nhiều trong suốt quá trình học tập và làm khóa luận tốt nghiệp

Cuối cùng em xin chân thành cảm ơn thầy cô cùng các bạn sinh viên đã đóng góp ý kiến quý báu giúp em hoàn thành tốt bản khóa luận này

Em xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội, ngày 09 tháng 05 năm 2020

Sinh Viên

Bùi Ngọc Đình

MỤC LỤC

ĐẶT VẤN ĐỀ 1

Chương 1TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 3

1.1 Tình hình ô nhiễm môi trường hiện nay 3

1.1.1 Ô nhiễm không khí 3

1.1.2 Các nguồn gây ô nhiễm không khí 5

1.1.3 Thành phần khí thải động cơ và tác hại do ô nhiễm khí thải 7

1.2 Tình hình sản xuất và xu hướng phát triển xe máy tại Việt Nam 10

1.3 Tổng quan về xe Hybrid 12

1.3.1 Khái niệm 12

1.3.2 Lịch sử và xu hướng phát triển xe Hybrid 12

1.3.3 Phân loại xe Hybrid 14

1.4 Mục tiêu của đề tài: 20

1.5 Đối tượng, phạm vi nghiên cứu 20

1.5.1 Đối tượng nghiên cứu 20

1.5.2 Phạm vi nghiên cứu 21

1.6 Phương pháp nghiên cứu 22

Chương 2ĐỀ XUẤT LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ 23

2.1 Lựa chọn xe thiết kế 23

2.1.1 Các chủng loại xe máy hãng Honda 23

2.1.2 Các tiêu chí lựa chọn 25

2.1.3 Kêt luận lựa chọn xe nghiên cứu 25

2.2 Lựa chọn nguyên lý thiết kếxe Hybrid 27

2.2.1 Phương án 1 - xe Hybrird thủy lực - động cơ nhiệt 27

2.2.2 Phương án 2 - xe Hybrird điện - động cơ nhiệt 29

2.2.3 Ưu nhược điểm các phương án 30

2.2.4 Tiêu chí lựa chọn 30

2.2.5 Kết luận 30

2.3 Xây dựng phương án thiết kế xe Hybrid điện – động cơ nhiệt 30

Chương 3 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ KỸ THUẬT 33

3.1.1 Phương trình cân bằng lực kéo khi xe chuyển động 33

3.1.2 Xác định lực cản chuyển động của ô tô khi xe chuyển động 34

3.1.3 Xác định công suất cần thiết của động cơ điện 37

3.1.4 Chọn động cơ điện 39

3.2 Tính toán chọn động cơ nhiệt 40

3.3 Tính toán chọn ắc quy 42

3.4 Tính toán chọn máy phát điện 43

3.5 Thiết kế hệ thống điều khiển động cơ 44

3.5.1 Sơ đồ cấu tạo và nguyên lý làm việc hệ thống truyền lực Vision Hybrid 44

3.5.2 Sơ đồ nguyên lý hệ thống điều khiển động cơ 47

3.5.3 Tính chọn các phần tử hệ thống điều khiển 48

3.6 Tính toán thiết kế hệ thống truyền đai 50

3.6.1 Thiết kế bộ truyền đai từ động cơ nhiệt đến máy phát điện 51

3.6.2 Thiết kế bộ truyền đai truyền động từ máy phát điện đến bánh xe chủ động 56

3.7 Thiết kế trục, ổ các bánh xe 61

3.7.1 Thiết kế trục cho bánh xe 61

3.7.2 Thiết kế trục máy phát 67

3.8 Tính toán chọn ly hợp ly tâm 71

3.9 Tính toán chọn ly hợp điện từ 73

Chương 4 SƠ BỘ HẠCH TOÁN GIÁ THÀNH VÀ HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG 75

4.1 Sơ bộ hạch toán giá thành 75

4.2 Hướng dẫn sử dụng 75

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 77

TÀI LIỆU THAM KHẢO 79

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 1.1- Các nguồn thải ra các chất ô nhiễm đặc trưng 7

Bảng 1.1 - So sánh ưu nhược điểm giữa 3 kiểu hệ thống phối hợp công suất trên xe Hybrid 19

Bảng 2.1 - Các loại xe tay ga 23

Bảng 2.2 -Các loại xe số 23

Bảng 2.3 -Thông số kỹ thuật xe Vision 26

Bảng 3.1-Thông số kỹ thuật động cơ điện 40

Bảng 3.2- Thông số kỹ thuật động cơ nhiệt 41

Bảng 3.3 -Thông số kỹ thuật máy phát điện 44

Bảng 3.5 -Thông số kỹ thuật bộ truyền đai từ động cơ đến máy phát 55

Bảng 3.6 -Thông số kỹ thuật bộ truyền đai từ máy phát đến bánh xe 60

Bảng 3.7 Thông số kỹ thuật vòng bi 66

Bảng 3.10- Thông số kỹ thuật ly hợp điện từ 74

Bảng 4.1- sơ bộ hoạch toán giá thành 75

DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình 1.1 - Khí thải ô tô tác động xấu tới sức khỏe con người và môi trường 8

Hình 1.2 - Ô nhiễm không khí từ khí thải động cơ ô tô 9

Hình 1.3 – Mật độ xe máy tại thành phố Hồ Chí Minh ở giờ cao điểm 12

Hình 1.4 – Xe LohnerPorschetrong bảo tàng 13

Hình 1.5- Hệ thống Hybrid nối tiếp 16

Hình 1.6 - Hệ thống Hybrid song song 17

Hình 1.7 - Hệ thống Hybrid hỗn hợp 18

Hình 1.8 - Sơ đồ thị phần xe máy của Việt Nam năm 2016 20

Hình 2.1 - Thị phần xe tay ga hãng Honda 25

Hình 2.2 -Ảnh xe Vision do Honda sản xuất 26

Hình 2.3 -Sơ đồ cấu tạo và nguyên lý hoạt động xe Hybrid động cơ nhiệt - động cơ thủy lực 27

Hình 2.4- Sơ đồ cấu tạo xe Hybrid điện- động cơ nhiệt 29

Hình 2.5 -Sơ đồ cấu tạo nguyên lý thiết kế cải tiến xe máy Vision thành xe Hybrid 31

Hình 2.6 – Sơ đồ bố trí tổng thể hệ thống truyền động Hybrid 32

Hình 3.1: Sơ đồ các lực và mômen tác dụng lên xe khi chuyển động 33

Bao gồm: 33

Hình 3.2- Động cơ điện một chiều lắp trên xe thiết kế 39

Hình 3.3- Động cơ xe máy Vision 41

Hình 3.4 –Ắc quy 72 V 42

Hình 3.5 -Máy phát điện Marine 72 V DC Generador 43

Hình 3.6 -Sơ đồ hệ thống truyền lực cơ khí 44

Hình 3.7- Sơ đồ nguyên lý hệ thống điều khiển động cơ 47

Hình 3.8-Tiết chế máy phát 49

Hình 3.9 rơle Module 1 Relay 12V – Role 12V 49

Hình 3.10 Công tắc 12v phụ trợ 50

Sơ đồ hệ thống truyền lực cơ khí như hình 3.6 Từ đó ta tính toán thiết kế các bộ chủ

Hình 3.11 Mô phỏng mặt cắt của bánh đai lớn máy phát 55

Hình 3.12- Mô phỏng mặt cắt bánh đi bánh xe 61

Hình 3.13- Sơ đồ các lực và mômen tác dụng lên xe khi chuyển động 61

Hình 3.14- Chiều dài cơ sở của trục bánh xe 62

Hình 3.15- Biểu đồ nội lực tác dụng lên trục bánh xe 64

Hình 3.16 Mô tả thông số kỹ thuật vòng bi 66

Hình 3.17-sơ đồ lực tác dụng lên trục máy phát 67

Hình 3.18- Biểu đồ momen tác dụng lên trục máy phát 68

Hình 3.19 -Minh họa thông số kỹ thuật then 69

Hình 3.21- ly hợp từ ECH 0.6 74

ĐẶT VẤN ĐỀ

Cùng với sự phát triển càng nhanh của đất nước, số lượng phương tiện giao thông cũng không ngừng tăng lên theo thời gian đặc biệt là các dòng xe gắn máy Theo thống kê số lượng môtô, xe máy đã đăng ký ở Việt Nam, bao gồm cả những xe không còn lưu hành, là 42.818.527 chiếc Tính theo số dân 90,5 triệu người, bình quân cứ 1.000 người dân sẽ sở hữu khoảng 460 xe máy Việc số lượng xe máy hoạt động không ngừng tăng phụ vụ đời sống người dân,

vô tình làm cho bầu không khí của chúng ta trở nên ô nhiễm nghiêm trọng từ khí thải của xe gắn máy Ô nhiễm môi trường, ô nhiễm không khí là vấn đề mà nhiều quốc gia quan tâm, bao gồm cả Việt Nam Mới đây, công ty chuyên cung cấp các giải pháp phần mềm tính toán – ARIA Technologies, mô phỏng ô nhiễm môi trường không khí và hỗ trợ dự báo khí tượng, cảnh báo “Hà Nội là một trong những đô thị có không khí bẩn nhất ở Châu Á với nồng độ bụi cao gấp nhiều lần cho phép”

Ước tính thiệt hại khí thải xe máy từ 0.5 – 0.6% GDP tại 5 thành phố lớn

nhất Việt Nam Vấn đề đáng cảnh báo nhất chính là người dân chưa ý thức được tác hại của khí thải xe ô tô, xe máy và hiệu quả của việc bảo dưỡng, sửa chữa chúng để giảm khí độc hại thải ra môi trường Những nghiên cứu khoa học cho

rằng, chất gây ô nhiễm từ khí thải xe máy xâm nhập vào phổi, thậm chí vào máu

của con người sẽ gây ra các vấn đề về mắt và hệ thống hô hấp Tổ chức Y tế thế

giới cũng cảnh báo những hậu quả của khí thải xe máy có thể gây ra các bệnh

nguy hiểm như vô sinh, thận, ung thư phổi và các bệnh về tim…Theo thông tin

từ Sở Tài Nguyên và Môi Trường, xe máy chiếm hơn 87% tổng lưu lượng xe hoạt động trong nội thành Hà Nội Đây là một trong những đối tượng chính gây gia tăng ô nhiễm không khí cho thành phố Các thành phần khí thải xe máy độc hại thường thấy là NOx, SOx, HC và CO Do đó việc nghiên cứu biện pháp hạn chế khí thải từ xe gắn máy đến môi trường là việc làm vô cùng cấp thiết

Honda là hãng cung cấp xe gắn máy chủ yếu cho thị Trường Việt Nam ta hiện nay Honda Việt Nam đã bán ra 2,56 triệu xe, chiếm 76,8% thị phần

Doanh số này (cùng với thị trường Indonesia) đóng góp không nhỏ vào tăng trưởng của tập đoàn Honda trong năm 2019 vừa, với mức tăng 3,5%, từ 19,554 triệu chiếc lên 20,238 triệu chiếc ở phân khúc xe hai bánh Theo báo cáo của Honda Việt Nam, doanh số này đạt được với sản lượng xe số đạt hơn 940.000

xe trong khi mảng xe tay ga đạt doanh số kỉ lục: 1,51 triệu xe, tăng 9% so với năm tài khoá 2018 Với số lượng xẻ máy của hang này bán ra thị trường đáng kinh ngạc thể hiện qua các con số trên có thể khẳng định lượng khí thải từ xe máy cảu hang này thải ra môi trường là không hề nhỏ Nhằm đáp ứng nhu cầu

sử dụng xe gắn máy của người dân và giảm tác động xấu đến môi trường, Cần cải tiến phương tiện của hãng này thành một phương tiện giao thông thân thiện với môi trường và đáp ứng tốt nhu cầu đi lại của người dân

Với mục đích trên và để hoàn thành chương trình đào tạo kỹ sư chuyên ngành Công nghệ kỹ thuật ô tô, được sự đồng ý của Trường Đại học Lâm

Nghiệp, Khoa Cơ điện và Công trình, tôi tiến hành thực hiện đề tài “Thiết kế cải tiến xe máy hãng Honda thành xe Hybrid nhằm giảm thiểu tác hại đến môi trường”

Chương 1 TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Tình hình ô nhiễm môi trường hiện nay

1.1.1 Ô nhiễm không khí

Ô nhiễm không khí hiện đang là mối quan tâm chung của xã hội toàn cầu Bởi nó được xem là tác nhân hàng đầu gây nên những ảnh hưởng nghiêm trọng đến môi trường và sức khỏe cộng đồng

Ô nhiễm không khí là sự thay đổi trong thành phần của không khí Chủ yếu do khói, bụi, hơi hoặc các khí độc gây ra tình trạng biến đổi khí hậu, ảnh hưởng xấu đến sức khỏe con người hay có thể làm phá hỏng môi trường tự nhiên của nhiều loài sinh vật khác

Ô nhiễm không khí là nguyên nhân gây nguy cơ đột quỵ, suy nhược thần kinh, bệnh tim mạch, ung thư, cùng hàng loạt các bệnh về đường hô hấp như hen suyễn, viêm phổi, thậm chí ung thư phổi ngày càng tăng cao

Ô nhiễm không khí được chia làm hai dạng, gồm ô nhiễm không khí ngoài trời và ô nhiễm không khí trong nhà Trong đó, ô nhiễm không khí ngoài trời là tác nhân chính gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến môi trường và sức khỏe con người ở các nước phát triển và đang phát triển Bên cạnh đó, chúng ta còn phải đối mặt với ô nhiễm không khí trong nhà Các nguồn gây ô nhiễm bao gồm khói thuốc lá, khói than, củi, các hóa chất có trong sơn hoặc các sản phẩm làm sạch, khí máy lạnh và một số chất có trong vật liệu xây dựng

a) Báo động tình trạng ô nhiễm không khí trên phạm vi toàn cầu

Theo thông tin từ Tổ chức Y tế thế giới WHO, ô nhiễm không khí gây ra cái chết sớm cho khoảng 4,2 triệu người trên thế giới vào năm 2016 Trong đó, 91% tỉ lệ thuộc về các nước nghèo và đông dân ở Đông Nam Á và Tây Thái

Bình Dương

Bob O'Keefe, Phó Chủ tịch WHO chia sẻ: "Ô nhiễm không khí thực sự là một cú sốc lớn cho toàn cầu Vấn nạn này khiến những người mắc bệnh hô hấp thêm khó thở, trẻ con và người già phải vào viện, bỏ học, bỏ việc và gây ra

Health Effects Institute (HEI) vừa đưa ra phát hiện mới nhất trong báo cáo thường niên 2018, dựa trên dữ liệu vệ tinh và được quy chiếu với các tiêu

chuẩn trong Hướng dẫn đánh giá chất lượng không khí của WHO

HEI cho biết, hơn 95% dân số thế giới đang phải hít thở bầu không khí ô nhiễm và có đến 60% người sống ở những khu vực không đáp ứng được tiêu chuẩn cơ bản nhất của WHO Theo đó, ô nhiễm môi trường không khí là nguyên nhân gây tử vong cao thứ tư thế giới, chỉ đứng sau cao huyết áp, suy

dinh dưỡng và hút thuốc lá

Trung Quốc và Ấn Độ là hai quốc gia đứng đầu danh sách ô nhiễm môi trường, chiếm 50% số ca tử vong do ô nhiễm không khí trên toàn cầu Riêng tại Trung Quốc đã ghi nhận 1,1 triệu người chết vì ô nhiễm không khí trong năm

2016

Mặc cho nhận thức về môi trường sống và ô nhiễm không khí ngày càng được cải thiện tại các đô thị lớn, tình hình vẫn ngày càng trầm trọng hơn khi 2/3 thế giới đang phải hứng chịu nạn ô nhiễm khủng khiếp với chỉ số hạt bụi

PM2.5 cao trên mức 35 µg/m3 khí, chủ yếu tại Châu Á, Trung Đông và Châu Phi Nguyên nhân là do dân số những khu vực này tăng quá nhanh, khiến các nỗ lực giảm thiểu ô nhiễm không khí chỉ như "muối bỏ bể"

b) Hiện trạng môi trường không khí ở Việt Nam

Theo báo cáo thường niên The Environmental Performance Index (EPI) của Mỹ thực hiện, Việt Nam hiện đang đứng trong top 10 các nước ô nhiễm không khí ở Châu Á Đáng lưu ý, tổng lượng bụi ở Hà Nội và TP Hồ Chí Minh đang liên tục tăng cao khiến chỉ số chất lượng không khí (AQI) luôn ở mức báo động

Năm 2016, GreenID công bố báo cáo Sơ lược tình trạng môi trường Hà Nội và TP.HCM:

Hà Nội: chỉ số AQI trung bình là 121, nồng độ bụi PM2.5 là 50.5 gấp đôi quy chuẩn quốc gia (25 µg/m3) và gấp năm lần khuyến nghị từ WHO (10 µg/m3)

TP.HCM: chỉ số AQI trung bình là 86, nồng độ bụi PM2.5 là 28.3 cao hơn

so với quy chuẩn quốc gia và gấp ba lần khuyến nghị từ WHO

Nồng độ bụi trung bình trong không khí ở Hà Nội và TP.HCM vượt mức cho phép từ hai đến ba lần và có xu hướng duy trì ở ngưỡng cao Nguồn sinh ra bụi ô nhiễm ở các đô thị lớn hầu hết là từ khí thải giao thông, công trình xây dựng, đường sá và nhà máy công nghiệp Hà Nội chỉ đứng sau New Delhi, Ấn

Độ (124 µg/m3), nơi ô nhiễm không khí nặng nhất nhì thế giới

Đối với vùng nông thôn, nhìn chung chất lượng môi trường không khí còn khá tốt Môi trường chủ yếu bị tác động cục bộ bởi các hoạt động sản xuất làng nghề, xây dựng, đốt rơm rạ, đốt rác thải, đun nấu, v.v.[1]

1.1.2 Các nguồn gây ô nhiễm không khí

a) Các nguồn tự nhiên

Ô nhiễm do hoạt động của núi lửa: hoạt động của núi lửa phun ra một lượng khổng lồ các chất ô nhiễm như tro bụi, khí SOx NOx, có tác hại nặng nề

và lâu dài tới môi trường

Ô nhiễm do cháy rừng: cháy rừng do các nguyên nhân tự nhiện cũng như các hoạt động thiếu ý thức của con người, chất ô nhiễm như khói, bụi, khí SOx NOx, CO, TCH

Ô nhiễm do bão cát: hiện tượng bão cát thường xảy ra ở những vùng đất trơ và khô không có lớp phủ thực vật ngoài việc gây ra ô nhiễm bụi, nó còn làm giảm tầm nhìn

Ô nhiễm do đại dương: Do quá trình bốc hơi nước biển co kéo theo một lượng muối (chủ yếu là NaCl) bị gió đưa vào đất liền không khí có nồng độ muối cao sẽ có tác hại tới vật liệu kim loại

Ô nhiễm do phân hủy các chất hữu cơ trong tự nhiên: Do quá trình lên men các chất hữu cơ khu vực bãi rác, đầm lầy sẽ tạo ra các khí như metan (CH4), các hợp chất gây mùi hôi thối như hợp chất nitơ (ammoniac – NH3), hợp chất lưu huỳnh (hydrosunfua – H2S, mecaptan) và thậm chí có cả các vi sinh vật

b) Các nguồn nhân tạo

Nguồn ô nhiễm do hoạt động của con người tạo nên bao gồm:

Ô nhiễm do sản xuất công nghiệp và tiểu thủ công nghiệp: ví dụ các nhà máy sản xuất hóa chất, sản xuất giấy, luyện kim loại, nhà máy nhiệt điện (sử dụng các nhiên liệu than, dầu …)

Hoạt động nông nghiệp: sử dụng phân bón, phun thuốc trừ sâu diệt cỏ Dịch vụ thương mại: chợ buôn bán

Sinh hoạt: nấu nướng phục vụ sinh hoạt hàng này của con người (gia đình, công sở…)

Vui chơi, giải trí: khu du lịch, sân bóng … Các nguồn trên có thể coi là các nguồn cố định

Tùy vào các nguồn gây ô nhiễm mà trong quá trình hoạt động thải vào môi trường các tác nhân ô nhiễm không khí khác nhau về thành phần cũng như khối lượng

Dựa vào tính chất hoạt động có thể chia thành 4 nhóm chính:

Ô nhiễm do quá trình hoạt động sản xuất: công nghiệp, tiểu thủ công nghiệp, nông nghiệp

Ô nhiễm do giao thông: khí thải xe cộ, tàu thuyền, máy bay

Ô nhiễm do sinh hoạt: do đốt nhiên liệu phục vụ sinh hoạt, phục vụ vui chơi giải trí

Ô nhiễm do quá trình tự nhiên: bão, núi lửa, do sự phân hủy tự nhiên các chất hữu cơ gây mùi hôi thối bụi phấn hoa

+ Dựa vào đặt tính hình học gồm có:

Điểm ô nhiễm: ống khói nhà máy

Đường ô nhiễm: đường giao thông

Vùng ô nhiễm: khu công nghiệp, khu tập trung các cơ sở sản xuất

+ Dựa vào tính chất khuyết tán

Nguồn thải thấp: gồm nguồn mặt, nguồn đường, nguồn điểm (ống khói nằm dưới vùng bóng rợp khí động)

Nguồn thải cao: ống khói nằm trên vùng bóng rợp khí động.[2]

Bảng 1.1- Các nguồn thải ra các chất ô nhiễm đặc trưng

Nhà máy nhiệt điện, lò nung,

nồi hơi đốt bằng nhiên liệu

Bụi ,SOX, NOX, COX, hydrocacbon aldehyt

Bụi , mùi hôi , các phenol

- Luyện kim , lò đúc - Bụi , SO2 COX , NOX

- Nhựa ,cao su , chất dẻo - Bụi,mùi hôi,dung môi hữu cơ

, so2

1.1.3 Thành phần khí thải động cơ và tác hại do ô nhiễm khí thải

a) Những chất độc hại trong khí thải động cơ đốt trong

Nitơ-oxit, carbon monoxide, sulfur dioxide, benzen có trong khí xả đều tác động xấu tới cơ thể nếu con người hít phải với số lượng lớn

Khí thải động cơ ô tô gồm một số hóa chất độc hại, trong đó có nitơ-oxit (khí NOx), carbon monoxide, sulfur dioxide, benzen, formaldehyde và muội than, tất cả đều có thể gây hại tới sức khỏe con người

Hình 1.1 - Khí thải ô tô tác động xấu tới sức khỏe

con người và môi trường

Phần lớn ôtô ngày nay sử dụng xăng/dầu hóa thạch để cung cấp sức mạnh cho động cơ, từ đó xảy ra một số phản ứng cơ học và hóa học đồng thời giúp xe hoạt động Tất cả những điều này xảy ra phía dưới nắp ca-pô (chủ yếu là việc đốt cháy nhiên liệu), phát thải khí và các hạt - thứ thường được nhắc tới một cách phổ biến là khí xả

Khí xả chủ yếu là phụ phẩm từ quá trình đốt cháy một số loại nhiên liệu, như dầu, xăng, khí tự nhiên, dầu mazut Khí xả ôtô thoát ra từ xe và hòa vào môi trường

Khí xả mang tiếng xấu bởi gây hại cho cả con người lẫn môi trường, nguyên nhân từ sự góp mặt của một số chất vốn nổi tiếng về độ độc hại Tuy nhiên, cũng nên lưu ý rằng không phải mọi thành phần của khí xả đều có hại, bởi nó còn gồm cả những thứ không độc, như khí nitơ, hơi nước và carbon dioxide CO2 (dù đó là loại khí nhà kính và yếu tố chính góp phần làm nóng bề mặt địa cầu)

Dưới đây là một số chất độc hại có trong khí thải xe hơi và sự tác động tới con người cũng như môi trường:

Carbon monoxide (CO):

Là khí không màu, không mùi, không vị Con người hít phải quá nhiều khí này sẽ bị giảm khả năng hấp thụ oxy, tổn hại mô nghiêm trọng và có nguy

cơ tử vong Carbon monoxide là nguyên nhân gây tử vong hàng đầu trong các

vụ ngộ độc khí với các triệu chứng như cảm giác bần thần, nhức đầu, buồn nôn, khó thở rồi từ từ đi vào hôn mê

Hình 1.2 - Ô nhiễm không khí từ khí thải động cơ ô tô

Benzen (C6H6):

Là một chất hữu cơ bay hơi, có mặt tự nhiên trong dầu thô, nên cũng có trong xăng dầu và các khí thải phương tiện xe cộ Benzen nguy hiểm vì khả năng phá hủy máu Nó khiến tủy xương không thể sản xuất đủ tế bào hồng cầu, trong khi lại làm tổn thương hệ miễn dịch bằng cách không tạo ra đủ tế bào bạch cầu

Năm 2013, Cơ quan Y tế Canada từng cảnh báo về sự nguy hiểm của benzen từ khí thải xe hơi, nếu để xe sát hoặc ngay trong nhà Nó làm tăng nguy

Hầu hết các tài xế biết rằng không nên cho xe nổ máy khi vào garage Tuy nhiên, họ không biết rằng ngay cả khi đã tắt máy, động cơ vẫn tiếp tục giải phóng hơi benzen vào không khí, và lắng đọng trong nhà xe Ngoài ra, sơn và các dung môi thường được gia chủ để vào garage cũng giải phóng benzen khi chúng bốc hơi từ từ

Sulfur dioxide (SO2):

Loại khí không màu có mùi khó chịu, thâm nhập qua đường hô hấp gồm mũi, họng, gâyho và khó thở Trong thời gian dài, loại khí này có thể dẫn tới chứng hen và những trạng thái sức khỏe tương tự khác

1.2 Tình hình sản xuất và xu hướng phát triển xe máy tại Việt Nam

Thập kỷ vừa qua chứng kiến sự phát triển sự phát triển mạnh mẽ của thị trường xe máy tại Việt Nam, cả về số lượng và chất lượng Sự bùng nổ số lượng

xe máy, xe tay ga trỗi dậy như một thế lực, thị trường môtô phân khối lớn sôi động hẳn lên là những cột mốc đáng nhớ trong 10 năm qua

+Bùng nổ xe máy

Xe máy là phương tiện di chuyển chủ yếu của người Việt, chiếm hơn 85% tổng số phương tiện Từ năm 2010, ngành công nghiệp xe máy Việt Nam sôi động hẳn lên khi các ông lớn Honda, Yamaha, Suzuki, Piaggio công bố hàng loạt dự án xây dựng nhà máy và mở rộng sản xuất với tổng giá trị lên đến hàng

trăm triệu USD Đó cũng là thời điểm kinh tế Việt Nam có những bước hồi phục sau cuộc khủng hoảng kinh tế toàn cầu năm 2008, dẫn đến sức mua xe tăng lên

Tính đến cuối năm 2011, Việt Nam có khoảng 33,4 triệu xe máy đang lưu thông, theo thống kê của Bộ Giao thông Vận tải Đến cuối năm 2019, con số này đã gần chạm ngưỡng 60 triệu xe Hiện tại, Việt Nam đang xếp thứ 4 trong danh sách các quốc gia tiêu thụ xe máy nhiều nhất thế giới, đứng sau Ấn Độ, Trung Quốc và Indonesia

Bùng nổ xe máy cũng mang đến nhiều hệ lụy Ùn tắc giao thông ở các thành phố lớn, tỷ lệ tai nạn giao thông gia tăng và ô nhiễm môi trường là những vấn đề mà xe máy mang đến

+Xe tay ga trỗi dậy

Có mặt tại Việt Nam từ những năm 1990 nhưng xe tay ga khi đó chưa phải là lựa chọn cho số đông Với những "đặc trưng" như giá cả đắt đỏ, chi phí bảo dưỡng cao và "uống xăng như uống nước", xe tay ga thời điểm đó được mặc định cho giới nhà giàu Năm 2009, Honda nâng cấp hệ thống phun xăng điện tử cho chiếc Air Blade, mở ra kỷ nguyên xe tay ga tiết kiệm nhiên liệu

Sau năm 2010, thị trường xe tay ga tại Việt Nam sôi động hơn khi các hãng xe lớn xây dựng thêm nhà máy và mở rộng quy mô sản xuất Các mẫu xe tay ga mới liên tục ra mắt với giá cả phải chăng, kiểu dáng thời trang, cốp dung tích lớn và động cơ tiết kiệm Nhờ vậy, lượng xe tay ga tiêu thụ liên tục tăng và dần thay thế cho xe số Đã có nhiều dự đoán về thị trường xe máy Việt bão hòa, tuy nhiên sự dịch chuyển từ xe số sang xe ga khiến doanh số xe máy luôn duy trì tăng trưởng

Tỷ lệ xe tay ga bán ra trong năm 2010 là 30% Năm 2011 con số này tăng lên 38%, năm 2014 là 40-42% và đạt 45% ở năm 2015 Trong năm 2015, Honda Việt Nam bán ra 2,02 triệu xe, trong đó xe tay ga chiếm tỷ lệ lên đến 54%, lần đầu tiên vượt xe số Hiện tại, mẫu xe máy bán chạy nhất thị trường là Honda Vision, một chiếc xe tay ga phổ thông.[4]

Hình 1.3 – Mật độ xe máy tại thành phố Hồ Chí Minh ở giờ cao điểm 1.3 Tổng quan về xe Hybrid

1.3.1 Khái niệm

Ô tô Hybrid là dòng xe sử dụng động cơ tổ hợp, được kết hợp giữa động

cơ chạy bằng năng lượng thông thường (xăng, Diesel…) với động cơ điện lấy năng lượng điện từ một ắc-quy cao áp Điểm đặc biệt là ắc-quy được nạp điện với cơ chế nạp “thông minh” như khi xe phanh, xuống dốc…, gọi là quá trình phanh tái tạo năng lượng Nhờ vậy mà ôtô có thể tiết kiệm được nhiên liệu khi vận hành bằng động cơ điện đồng thời tái sinh được năng lượng điện để dùng khi cần thiết

1.3.2 Lịch sử và xu hướng phát triển xe Hybrid

Hơn một thế kỷ trước, theo nghiên cứu của Toyota, một người tên Piper

đã đề nghị cấp bằng sáng chế về một dạng động cơ kết hợp giữa xăng và điện như các hệ thống Hybrid ngày nay Mục đích của Piper lúc đó là làm sao giúp chiếc xe tăng tốc lên 40 km/h trong khoảng chưa đến 10 giây, vào thời buổi mà tốc độ xe ôtô trung bình phải mất hơn nửa phút để đạt tới con số trên Ý tưởng hết sức độc đáo nhưng Piper đã không gặp thời Sự bùng nổ xe gắn máy hai bánh vào đầu thế kỷ trước đã khiến sáng chế của Piper rơi vào quên lãng Giá nhiên liệu rẻ mạt, không có bất cứ quy định nào về khí thải khiến cho người sử

Nghiên cứu của Toyota còn chỉ ra rằng tại Pháp, công ty Ôtô điện Paris

đã chế tạo một loạt xe điện và Hybrid trong những năm cuối thế kỷ 19 và đầu

20 Các nhà sản xuất xe Pháp thực sự là những người đi tiên phong trong ngành công nghiệp xe hơi Đất nước hình lục lăng này từng là nơi chế tạo ôtô lớn nhất thế giới cho tới khi bị nước Mỹ chiếm mất vị trí Tiếc là lúc đó, những hãng xe lớn nhất nước Pháp lại hoàn toàn vắng bóng ở thị trường Bắc Mỹ Một trong số những xe Hybrid của công ty Ôtô điện Paris, mang tên Kreiger, là xe dẫn động bánh trước và có tay lái trợ lực Khi đó mới chỉ là năm 1903

Trong buổi bình minh của ngành công nghiệp ôtô, một công ty tại Áo mang tên Lohner đã chế tạo một mẫu xe, trong đó động cơ điện được gắn gần bánh xe và truyền lực thẳng tới các bánh Một người nổi tiếng về sau này trong ngành công nghiệp xe hơi, Ferdinand Porsche, lúc đó có mặt trong số các công nhân tham gia hoàn thiện mẫu xe này Chính ông là người sẽ thực hiện những kỳ công với xe Volkswagen Beetle và lập ra hiệu xe thể thao nổi tiếng mang tên mình, Porsche

Sự tham gia của Porsche chắc chắn là rất đáng kể bởi vì những chiếc xe này được gọi là Lohner-Porsche Mẫu xe rất gần với xe Hybrid ngày nay do động cơ xăng được sử dụng để cung cấp năng lượng cho động cơ điện Vì thế, các nhà nghiên cứu của Toyota đã coi về cơ bản đây là một chiếc xe Hybrid

Trong giai đoạn nửa đầu của thế kỷ trước, còn có nhiều tên tuổi khác tham gia chế tạo xe Hybrid như General Electric và Woods Motor Vehicle (đều của Mỹ), Siemens-Schukert (Đức) Woods đã giới thiệu mẫu xe Dual Power vào năm 1917, kết hợp động cơ điện và xăng để đạt vận tốc 56 km/h Nếu chỉ sử dụng động cơ điện chiếc xe cũng có tốc độ chừng 32 km/h Thậm chí, một công

ty tên Walker tại Chicago còn cho ra lò cả xe tải Hybrid vào đầu những năm

1940

Galt Motor là công ty đầu tiên của Canada trong lĩnh vực này Năm 1914, công ty xuất xưởng chiếc Galt sử dụng động cơ xăng 2 thì có 2 xi-lanh, công suất 10 mã lực và một máy phát điện 40V, 90A Theo công ty, người lái chạy được liên tục 112 km mà chỉ tiêu tốn hơn 3,5 lít nhiên liệu và có thể thêm khoảng 30 km nữa với bình điện Nhưng tốc độ tối đa 48 km/h của xe không gây ấn tượng với khách hàng, những người vào thời điểm đó đã chọn kiểu xe động cơ thông thường để có hiệu năng cao hơn

Cần phải nói thêm rằng hệ thống Hybrid còn được ứng dụng nhiều năm

cả trong ngành xe lửa và tại các công trường xây dựng GM từng có những chiếc máy xúc cỡ lớn với một động cơ diesel sản sinh năng lượng cho từng động cơ điện tại mỗi bánh

Mẫu xe hatchback Toyota Prius đời 2005 có động cơ xăng 78 mã lực và động cơ điện 67 mã lực Hai động cơ này kết hợp trong hệ thống mà Toyota gọi

là "Hybrid Synergy Drive" Hệ thống cho phép xe sử dụng động cơ điện, động

cơ xăng hay cả tùy thời điểm, biến Prius thành một chiếc Hybrid thật sự

Xe Hybrid có một lịch sử lâu đời hơn phần lớn chúng ta biết và có thể những người đi tiên phong sẽ rất ngạc nhiên nếu họ biết rằng đầu thế kỷ 21 công nghệ mà họ từng ứng dụng này lại nhận được sự chấp thuận rộng rãi

1.3.3 Phân loại xe Hybrid

- Theo thời điểm phối hợp công suất :

+ Chỉ sử dụng motor điện ở tốc độ chậm

Khi ôtô bắt đầu khởi hành, motor điện sẽ hoạt động cung cấp công suất giúp xe chuyển động và tiếp tục tăng dần lên với tốc độ khoảng 25 mph (1,5 km/h) trước khi động cơ xăng tự khởi động Để tăng tốc nhanh từ điểm dừng, động cơ xăng phải khởi động ngay lập tức mới có thể cung cấp công suất tối đa Ngoài ra, motor điện và động cơ xăng cũng hỗ trợ cho nhau khi điều kiện lái yêu cầu nhiều công suất, như khi leo dốc, leo núi hoặc vượt qua xe khác Do motor điện được sử dụng nhiều ở tốc độ thấp, nên loại này có khả năng tiết kiệm nhiên liệu khi lái ở đường phố hơn là khi đi trên đường cao tốc Toyota Prius và Ford Escape Hybrid là hai dòng điển hình thuộc loại này

+ Phối hợp khi cần công suất cao

Motor điện hỗ trợ động cơ xăng chỉ khi điều kiện lái yêu cầu nhiều công suất, như trong quá trình tăng tốc nhanh từ điểm dừng, khi leo dốc hoặc vượt qua xe khác, còn trong điều kiện bình thường xe vẫn chạy bằng động cơ xăng

Do đó, những chiếc Hybrid loại này tiết kiệm nhiên liệu hơn khi đi trên đường cao tốc vì đó là khi động cơ xăng ít bị gánh nặng nhất Điển hình là Honda Civic Hybrid và Honda Insight thuộc loại thứ hai

Cả hai loại này đều lấy công suất từ ắc-quy khi motor điện được sử dụng

và đương nhiên nó sẽ làm yếu công suất của ắc-quy Tuy nhiên, một chiếc xe Hybrid không cần phải cắm vào một nguồn điện để sạc bởi vì nó có khả năng tự

sạc

- Theo cách phối hợp công suất giữa động cơ nhiệt và động cơ điện

a) Kiểu nối tiếp

Động cơ điện truyền lực đến các bánh xe chủ động, công việc duy nhất của động cơ nhiệt là sẽ kéo máy phát điện để phát sinh ra điện năng nạp cho ắc-quy hoặc cung cấp cho động cơ điện

Hình 1.5- Hệ thống Hybrid nối tiếp

1 Ắc quy, 2 Bộ chuyển đổi điện, 3 Động cơ điện, 4 Bánh xe chủ động,

5 Máy phát điện, 6 Bộ giảm tốc, 7 Động cơ nhiệt

Dòng điện sinh ra chia làm hai phần, một để nạp ắc-quy và một sẽ dùng chạy động cơ điện Động cơ điện ở đây còn có vai trò như một máy phát điện (tái sinh năng lượng) khi xe xuống dốc và thực hiện quá trình phanh

Kiểu nối tiếp có những ưu và nhược điểm như sau:

Ưu điểm : Động cơ đốt trong sẽ không khi nào hoạt động ở chế độ

không tải nên giảm được ô nhiễm môi trường, Động cơ đốt trong có thể chọn ở chế độ hoạt động tối ưu, phù hợp với các loại ôtô Mặt khác động cơ nhiệt chỉ hoạt động nếu xe chạy đường dài quá quãng đường đã quy định dùng cho ăcquy Sơ đồ này có thể không cần hộp số

Nhược điểm : Tuy nhiên, tổ hợp ghép nối tiếp còn tồn tại những nhược

điểm như : Kích thước và dung tích ắc-quy lớn hơn so với tổ hợp ghép song

song, động cơ đốt trong luôn làm việc ở chế độ nặng nhọc để cung cấp nguồn điện cho ắc-quy nên dễ bị quá tải

b) Kiểu song song

Dòng năng lượng truyền tới bánh xe chủ động đi song song Cả động cơ nhiệt và motor điện cùng truyền lực tới trục bánh xe chủ động với mức độ tùy theo các điều kiện hoạt động khác nhau Ở hệ thống này động cơ nhiệt đóng vai trò là nguồn năng lượng truyền moment chính còn motor điện chỉ đóng vai trò trợ giúp khi tăng tốc hoặc vượt dốc

Kiểu này không cần dùng máy phát điện riêng do động cơ điện có tính năng giao hoán lưỡng dụng sẽ làm nhiệm vụ nạp điện cho ắc-quy trong các chế

độ hoạt động bình thường, ít tổn thất cho các cơ cấu truyền động trung gian, nó

có thể khởi động động cơ đốt trong và dùng như một máy phát điện để nạp điện cho ắc-quy

Hình 1.6 - Hệ thống Hybrid song song

1.Ăcs quy, 2 Bộ chuyển đổi điện, 3 Động cơ điện, 4 Bánh xe chủ động,

5 Bộ giảm tốc, 6 Cơ cấu truyền động, 7 Động cơ nhiệt

Hệ thống Hybrid song song có những ưu và nhược điểm như sau :

Ưu điểm : Công suất của ôtô sẽ mạnh hơn do sử dụng cả hai nguồn năng

lượng, mức độ hoạt động của động cơ điện ít hơn động cơ nhiệt nên dung lượng bình ắc-quy nhỏ và gọn nhẹ, trọng lượng bản thân của xe nhẹ hơn so với kiểu ghép nối tiếp và hỗn hợp

Nhược điểm : Động cơ điện cũng như bộ phận điều khiển motor điện có

kết cấu phức tạp, giá thành đắt và động cơ nhiệt phải thiết kế công suất lớn hơn kiểu lai nối tiếp Tính ô nhiễm môi trường cũng như tính kinh tế nhiên liệu không cao

c) Kiểu hỗn hợp

Hệ thống này kết hợp cả hai hệ thống nối tiếp và song song nhằm tận dụng tối đa các lợi ích được sinh ra Hệ thống lai nối tiếp này có một bộ phận gọi là "thiết bị phân chia công suất" chuyển giao một tỷ lệ biến đổi liên tục công suất của động cơ nhiệt và động cơ điện đến các bánh xe chủ động Tuy nhiên xe

có thể chạy theo "kiểu êm dịu" chỉ với một mình động cơ điện Hệ thống này chiếm ưu thế trong việc chế tạo xe Hybrid

Hình 1.7 - Hệ thống Hybrid hỗn hợp

1 Ắc quy, 2 Bộ chuyển đổi điện, 3 Động cơ điện, 4 Bánh xe chủ động, 5 Bộ giảm tốc, 6 Bộ phân chia công suất, 7 Máy phát điện,8 Động cơ nhiệt

Để thấy được tính hiệu quả so sánh giữa ba kiểu phối hợp công suất được

thể hiện ở bảng 1.1

Bảng 1.1 - So sánh ưu nhược điểm giữa 3 kiểu hệ thống

phối hợp công suất trên xe Hybrid

Kiểu lai

Sự tiết kiệm nhiên liệu truyền động Sự thực hiện

Sự dừng không tái sinh

Lấy lại năng lượng

Hoạt động hiệu suất cao

Tổng hiệu suất Gia tốc

Công suất phát

ra cao liên tục Nối tiếp

Kiểu Hybrid song song có công suất mạnh hơn so với kiểu nối tiếp vì

động cơ nhiệt thường xuyên tuy nhiên điều này về tính kinh tế và môi trường lại

có kết quả chưa được cao

Kiểu Hybrid nối tiếp động cơ nhiệt ít hoạt động điều này mang lại giá trị

về kinh tế và môi trường tuy nhiên về động cơ nhiệt phải làm việc ở chế độ nặng nhọc để cung cấp nguồn cho ắc quy điều này dẫn đến trường hợp quá tải

-Theo năng lượng

+ Hybrid thủy lực: Sử dụng nguồn năng lượng thủy lực nhờ bơm thủy lực cùng với động thành hai nguồn động lực giúp xe di chuyển

+ Hybrid điện: Sử dụng nguồn năng lượng điện từ ắc quy và máy phát cùng

1.4 Mục tiêu của đề tài:

Lựa chọn và thiết kế cải tiến xe máy hãng Honda thành xe Hybrid đáp ứng được yêu cầu người sử dụng và giảm thiểu ô nhiễm không khí do khí thải động cơ gây ra nhằm cải thiện môi trường sinh thái

1.5 Đối tượng, phạm vi nghiên cứu

1.5.1 Đối tượng nghiên cứu

a) Thiết bị nghiên cứu cải tiến

Lượng xe gắn máy ở nước ta trong những năm gần đây gia tăng nhanh chóng, vượt xa so với dự báo của các cơ quan quản lý nhà nước Hiện tại và trong một tương lai dài trước mắt, loại phương tiện này vẫn đóng vai trò quan trọng trong di chuyển của người dân do tính cơ động cao, giá cả phù hợp với túi tiền của đại đa số người dân lao động

Phương tiện vận giao thông cơ giới sử dụng động cơ nhiệt nói chung là nguồn phát thải ô nhiễm chính đối với bầu khí quyển Vì vậy việc làm giảm mức độ phát thải ô nhiễm của chúng luôn là đối tượng nghiên cứu của các nhà sản xuất ô tô, xe gắn máy

Hình 1.8 - Sơ đồ thị phần xe máy của Việt Nam năm 2016

Ta có thể thấy lượng xe máy hãng Honda đưa ra thị trường lớn đáng kể đồng nghĩa với việc lượng khí thải gây ô nhiểm môi trường của hãng này là không hề nhỏ Từ thực trạng trên ta chọn Honda là hãng xe cần nghiên cứu và cải tiến

b) Loại hàng hóa: Xe chở người theo Luật an toàn giao thông 2008 của

Bộ GTVT quy định: Người điều khiển xe mô tô hai bánh, xe gắn máy chỉ được chở một người, trừ những trường hợp sau thì được chở tối đa hai người:

a) Chở người bệnh đi cấp cứu;

b) Áp giải người có hành vi vi phạm pháp luật;

c) Trẻ em dưới 14 tuổi

Như vậy, theo quy định của pháp luật Việt Nam, trừ ba trường hợp được nêu trên, xe máy chỉ được phép chở tối đa một người mà thôi Còn đối với trường hợp của bạn, hành vi kẹp ba, bốn người như vậy là vi phạm pháp luật và

bị xử lý hành chính

Như vậy theo quy định của luật an toàn giao thông 2008 thì xe máy chở tối đa được 2 người

1.5.2 Phạm vi nghiên cứu

a) Tải trọng thiết kế

- Trọng lượng tối đa hai người trưỡng thành và một em bé nhỏ hơn 14 tuổi, khối lượng khoảng 250 kg tương ứng là 2451.653 N

b) Loại đường giao thông

- Đặc điểm đường xá: Đường giao thông phổ biến ở Việt Nam có độ dốc trung bình 100

Năm 2000, Việt Nam có 215 000 km đường sá, 16 000 km quốc lộ, 21

000 km tỉnh lộ, 46 000 km quận lộ, 700 km đường phố thị trấn, 125 000 km hương lộ Nhưng chỉ chừng 60% quốc lộ có lót đá, hay đổ bê tông, 35 % trải nhưạ (dầu hắc) Tốc độ xe mới chừng 40 km một giờ, nếu cải thiện theo lề lối hiện tại, thì cũng chỉ được 50 km một giờ và xe búyt chạy nhanh chỉ 50-60Km một giờ Vài đọan đuờng nâng cấp nay có thể chạy được 70-80 km một giờ Chỉ

27 % tỉnh lộ và 10 % quận lộ, được lót đá Hệ số cản lăn trên đường nhựa là

f=0,20

1.6 Phương pháp nghiên cứu

a) Phương pháp kế thừa: Thu thập những tài liệu liên quan, kế thừa

những kết quả nghiên cứu đã công bố vào các nội dung nghiên cứu thổng quan,

đề xuất lựa chọn nguyên lý hoạt động và tính toán thiết kế xe Hybrid

b) Phương pháp nghiên cứu lý thuyết:

Vận dụng những kiến thức của các môn khoa học cơ sở và các môn bhọc chuyên ngành về công nghệ kỹ thuật ô tô để nghiên cứu thiết kế cải tiến phương tiện như: Lựa chọn động cơ, xác định nguyên lý phối hợp hai nguồn động lực, xây dựng phương án điều khiển hệ thống, tính chọn các phần tử truyền động, tính toán thiết kế hệ thống truyền lực

Chương 2

ĐỀ XUẤT LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ 2.1 Lựa chọn xe thiết kế

2.1.1 Các chủng loại xe máy hãng Honda

Hiện nay hãng Honda sản xuất 2 phân khúc xe gắn máy chính là xe tay ga và số, các loại tay ga thể hiện ở bảng 2.1 và các loại xe số thể hiện ở

Theo báo cáo bán hàng của Hiệp hội các nhà sản xuất xe máy Việt Nam (VAMM), doanh số bán hàng của toàn thị trường trong 6 tháng đầu 2017 đạt 1.527.288 xe, tăng 6% so với cùng kỳ 2016

Honda Việt Nam vẫn là nhà sản xuất xe máy có thị phần lớn nhất với 69,3% Doanh số bán hàng cộng dồn nửa đầu 2017 của hãng đạt 1.058.604 chiếc Trong tổng số hơn 1 triệu xe bán ra của Honda tại Việt Nam, xe tay ga chiếm 56%, xe số phổ thông 40% và xe thể thao là 4%

Không chỉ tăng trưởng mạnh so với các dòng xe khác trong hạng mục sản phẩm của hãng, thị phần xe tay ga của Honda còn chiếm gần như tuyệt đối tại Việt Nam

Xe tay ga của Honda đang bán trên thị trường trải đều tất cả các phân khúc, từ scooter tầm trung giá 30 triệu đồng như Vision, các mẫu xe ga cho nam, nữ giá từ 36 đến 50 triệu đồng, xe tay ga cao cấp SH 125/150i giá 80-90 triệu đồng hoặc xe tay ga cao cấp cỡ lớn SH 300i giá 248 triệu đồng

Ở phân khúc nào, xe tay ga của Honda cũng có sự cạnh tranh của ít nhất vài đối thủ đến từ Yamaha, Piaggio hoặc Suzuki Mặc dù vậy, doanh số bán hàng của các mẫu scooter Honda so với đối thủ có sự chênh lệch khá lớn

Với xe tay ga tầm giá 30 triệu đồng, doanh số cộng dồn 6 tháng đầu 2017 của Honda Vision đạt 204.544 chiếc Trong khi đó, đối thủ Yamaha Janus chỉ đạt khoảng 34.000 chiếc

Dựa vào tiêu chí có thị phần lớn trong phân khúc xe máy của hãng Honda

ta chọn hạng mục xe tay ga

Hình 2.1 thể hiện số lượng các dòng xe tay ga của Honda bán ra trong

2016 nguồn [6]

Hình 2.1 - Thị phần xe tay ga hãng Honda

2.1.2 Các tiêu chí lựa chọn

- Có thị phần lớn trong phân khúc xe máy của hãng Honda Được sử dụng phổ biến trong xã hội

- Xe chưa được chú trọng về công nghệ

2.1.3 Kêt luận lựa chọn xe nghiên cứu

Dựa vào thị phần và các tiêu chí ta chọn xe Honda Vision làm xe thiết kế Hình ảnh xe Honda Vision ở hình 2.2 và các thông số kỹ thuật ghi ở bảng 2.3

Bảng 2.3 -Thông số kỹ thuật xe Vision

Hình 2.2 -Ảnh xe Vision do Honda sản xuất

2.2 Lựa chọn nguyên lý thiết kếxe Hybrid

2.2.1 Phương án 1 - xe Hybrird thủy lực - động cơ nhiệt

a) Cấu tạo chung

Hệ thống Hybrid thủy lực bao gồm một bơm thủy lực được điều khiển điện

tử gắn ngay phía sau của động cơ đốt trong và bơm này sẽ dẫn động các môtơ thủy lực đặt tại các bánh xe dẫn động (có thể là bánh trước, sau hoặc cả hai) Ngoài ra,

hệ thống Hybrid – thủy lực cũng có hệ thống nạp lại năng lượng khi phanh (Regenerative braking) và “Start/Stop” như trên công nghệ Hybrid - điện

Hệ thống truyền động này không có tỷ số truyền cố định, do đó nó cho phép động cơ chạy ở số vòng quay tại đó động cơ đạt được hiệu quả cao nhất và lượng khí thải là thấp nhất Ngoài ra, vì các hệ thống dẫn động thủy lực nên nó cho phép

hệ thống có thể thay đổi tỷ số truyền nhanh hơn hẳn so với những hộp số thông thường và hoạt động như hộp số vô cấp với vô số tỷ số truyền khác nhau

Hình 2.3 -Sơ đồ cấu tạo và nguyên lý hoạt động xe Hybrid

động cơ nhiệt - động cơ thủy lực

1 Động cơ nhiệt, 2 Bơm thủy lực điều khiển điện tử,

b) Nguyên lý hoạt động

Bơm thủy lực điều khiển điện tử bơm thủy lực đến các bánh xe có gắn động cơ thủy lực theo 1 vòng tuần hoàn khép kín cùng với động cơ nhiệt tạo thành 2 nguồn động lực giúp xe hoạt động tốt và tiết kiệm nhiên liệu Bơm thủy lực và động cơ nhiệt hoạt động dựa theo sự điều khiển điện tử ECU

Để vận hành hệ thống nạp lại năng lượng khi phanh (Regenerative braking), hệ thống thủy lực trang bị thêm một bình nhỏ bên trong chứa dầu thuỷ lực đóng vai trò hấp thụ năng lượng khi phanh xe (được miêu tả bằng mũi tên màu xanh)

Khi giảm tốc nguồn thủy lực từ các bánh xe được đưa về bình chứa thủy lực tích áp

Khi thực hiện tăng tốc cho xe, nguồn năng lượng này (được miêu tả bằng mũi tên màu đỏ) sẽ được cung cấp trở lại các môtơ dẫn động các bánh xe để giảm năng lượng yêu cầu đối với động cơ

Công nghệ Start/Stop sử dụng mô-tơ thủy lực để trợ giúp quá trình khởi động Môtơ thủy lực có ưu điểm gọn nhẹ hơn và làm việc nhanh hơn so với môtơ điện Khi phanh xe hoặc dừng lại thì động cơ sẽ được tắt để tiết kiệm nhiên liệu, khi lái xe nhấn chân ga thì năng lượng từ bình chứa sẽ được đưa tới các môtơ bánh xe để hỗ trợ quá trình tăng tốc nhanh hơn đồng thời cũng cung cấp để khởi động lại động cơ Ngoài ra, các phụ kiện khác như: máy phát, hệ thống lái điện…cũng có thể được dẫn động trực tiếp từ môtơ điện này khi động cơ ngừng hoạt động

2.2.2 Phương án 2 - xe Hybrird điện - động cơ nhiệt

a) Cấu tạo chung gồm

Hình 2.4- Sơ đồ cấu tạo xe Hybrid điện- động cơ nhiệt

1 Bộ nạp, 2 Bộ điều khiển điện tử, 3 Máy phát điện, 4 Động cơ,

5 Mô tơ, 6 Bộ giảm tốc, 7.Hệ thống điều khiển ắc quy, 8 Ắc quy, 9 Trục

xe, 10 Hệ thống điều khiển máy phát, 11 Bình nhiên liệu

b) Nguyên lý hoạt động

Khi xe ở chế độ nghỉ, động cơ điện và động cơ nhiệt tự động tắt để bảo toàn năng lượng Nhiên liệu không bị lãng phí khi xe không hoạt động

Khi xe bắt đầu chuyển động ở tốc độ thấp, năng lượng được cung cấp từ

ắc quy đến động cơ điện Động cơ xăng vẫn tắt, xe chuyển động êm ái và mượt

mà nhờ động cơ điện

Khi tăng tốc, động cơ điện và động cơ xăng của xe kết hợp cùng hoạt động để đạt được công suất mạnh mẽ Khi ắc quy Hybrid không còn đủ năng lượng, động cơ xăng sẽ làm quay động cơ điện và sử dụng nguồn điện tạo ra để dẫn động bánh xe

Khi xe đi ở điều kiện bình thường, được dẩn động bởi động cơ nhiệt ở dải tốc độ mà xe hoạt động hiệu quả nhất Tùy thuộc vào điều kiện lái xe, năng lượng được phân bố đến máy phát điện để cung cấp cho động cơ điện nhằm bổ sung cho động cơ nhiệt

Khi giảm tốc và phanh, động cơ điện sử dụng động năng của xe làm máy phát quay, lượng điện này sẽ tích vào ắc quy của xe

2.2.3 Ưu nhược điểm các phương án

Ưu điểm động cơ Hybrid điện các phần tử điện có thiết kế nhỏ gọn

Nhược điểm động cơ Hybrid điện thời gian nạp ắc quy lâu

Ưu điểm động cơ Hybrid thủy lực thay đổi tỷ số truyền nhanh chóng như hộp số vô cấp, không cần phải nạp ắc quy

Nhược điểm động cơ Hybrid thủy lực hệ thống gồm cấu tạo cồng kềnh như bình chứa thủy lựu bình tích năng lượng khi phanh

2.2.4 Tiêu chí lựa chọn

Vì thiết kế cho xe 2 bánh nên ta chọn tiêu chí

- Phương án các phần tử nhỏ gọn lên hàng đầu;

- Giá thành chế tạo thấp

- linh kiện phổ biến tại thị trường Việt Nam

- Cấu tạo đơn giản dể tháo rời lắp ráp khi sữa chữa

- dễ dàng trong sử dụng

2.2.5 Kết luận

Ta chọn xe máy Vision hãng làm xe cải tiến thành xe Hybrid với

phương án thiết kế Hybrid điện-động cơ nhiệt với kiểu mắt nối tiếp

2.3 Xây dựng phương án thiết kế xe Hybrid điện – động cơ nhiệt

a) Xây dựng nguyên lý thiết kế xe máy Hybrid

Ta gắn thêm động cơ điện vào bánh xe cùng với động cơ điện kết hợp hai nguồn công suất giúp xe chuyển động mạnh mẽ và tiết kiệm nhiên liệu

Để phối hợp hai nguồn động lực một cách nhịp nhàng ta cần hai bộ ly hợp ly tâm và ly hợp điện từ được bố trí như hình 2.5

Máy phát điện công suất lớn giúp duy trì dòng điện cho động cơ điện và nạp điện vào ắc quy giúp ắc quy không bị hết điện

Sơ đồ tổng quát cấu tạo của các cơ cấu này được thể hiện trên hình 2.5 Nguyên lý hoạt động chung của các cơ cấu này như sau

Hình 2.5 -Sơ đồ cấu tạo nguyên lý thiết kế cải tiến xe máy Vision thành xe

Hybrid

1 Bánh trước, 2 Động cơ nhiệt, 3 Ly hợp ly tâm, 4 Máy phát điện, 5 Ly hợp điện từ, 6 Bánh sau, 7 Bộ truyền đai, 8 Động cơ điện

b) Bố trí tổng thể xe máy Hybrid

Trên cở sỡ xe máy Vision ta có phương án bố trí tổng Hybrid như hình 2.6

Hình 2.6 – Sơ đồ bố trí tổng thể hệ thống truyền động Hybrid

1 Động cơ nhiệt , 2 Bình nhiên liệu, 3 Động cơ điện, 4 Ắc quy, 5 Máy phát điện

b) Nguyên lý làm việc:

Khi ở chế độ Hybrid ở tốc độ thấp động cơ điện được điều khiển hoạt động độc lập lấy nguồn từ ắc quy, lúc này ly hợp điện từ ngắt máy phát không hoạt động

Khi ở chế độ vượt tốc hoặc lên dốc lúc này động cơ nhiệt hoạt động với tốc độ lớn làm đóng ly hợp ly tâm làm quay máy phát điện đồng thời ly hợp điện từ đóng chuyền động năng từ động cơ nhiệt đến bánh xe qua bộ truyền đai Động cơ nhiệt và động cơ điện cùng lúc tạo ra 2 nguồn động lực làm xe vượt tốc

Khi ở chế độ giảm tốc ly hợp điện từ đóng, động cơ điện và động cơ nhiệt không hoạt động bánh xe kéo máy phát quay, bộ kích từ hoạt động phát ra nguồn điện nạp vào ắc quy

Khi xe cần chạy ở chế độ đường dài lúc này cả hai động cơ hoạt động cùng lúc cuộn kích từ hoạt động 2 động cơ tạo ra 2 nguồn động lực đưa xe di chuyển và máy phát tạo ra nguồn điện cùng với ắc quy cấp ngồn cho động cơ điện hoạt động lâu dài

Chương 3 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ KỸ THUẬT 3.1 Tính toán chọn động cơ điện

Xe gắn máy Hybrid được tính toán thiết kế có khối lượng tổng cộng 250kg (tổng khối lượng hàng và xe) chạy với vận tốc tối đa 100km/h hoạt động trên địa hình độ dốc 10𝑜và hệ số bám mặt đường 𝑓 = 0,02

3.1.1 Phương trình cân bằng lực kéo khi xe chuyển động

Sơ đồ các lực và mômen tác dụng lên xe để xác định công suất ta cần xác định lực kéo và tốc độ cần thiết đang chuyển động tăng tốc ở trên đường dốc dọc như hình 3.1

Hình 3.1: Sơ đồ các lực và mômen tác dụng lên xe