CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1. Là sinh viên của trường, hiểu được những khó khăn trong khâu nghiên cứu và thiết kế xe ECO ( cuộc thi lái xe sinh thái, tiết kiệm nhiên liệu của Honda và cuộc thi Shell ECO- marathon) thì nhóm đã thấy được những mặt hạn chế của xe ECO, vì chưa biết rõ về thông số kỹ thuật của động cơ ( mô men xoắn cực đại, công suất cực đại ) phát ra tại số vòng quay tương ứng. Để biết được công suất chính xác của xe và có hướng nghiên cứu một cách chính xác nhất và phù hợp với cuộc thi. Vì lý do đó nhóm chúng em đã quyết định chọn đề tài “ Thiết kế, chế tạo băng thử nghiệm xe ECO” để làm đề tài tốt nghiệp với mong muốn cung cấp những thông tin chính xác về động cơ và truyền động, tạo ra một hệ thống thông tin chính xác về động cơ, để điều chỉnh thông số phù hợp với yêu cầu đặt ra của cuộc thi.
Cung cấp một biểu đồ chính xác nhất về công suất kéo của động cơ phát ra, từ đó cho phép đánh giá, kiểm định tình trạng kỹ thuật của hệ thống truyền lực và động cơ của xe ECO. Lý do chọn đề tài Muốn góp phần tạo ra một thiết bị để kiểm tra chính xác công suất kéo của xe ECO, giúp các nhóm tham gia cuộc thi xe sinh thái chủ động trong khâu nghiên cứu xe ECO tiết kiệm nhiên liệu, góp phần cho cuộc thi Shell ECO-marathon của trường ta thành công tốt đẹp. Với những vấn đề trên, đề tài tốt nghiệp của nhóm em sẽ tập trung giải quyết được những vấn đề đặt ra. Đề tài này mong muốn sẽ hỗ trợ các đội thi cuộc thi Shell ECO-marathon để theo dõi được những thông số cần thiết của xe.
Và cuối cùng là để cuộc thi xe sinh thái của trường ta dành thắng lợi trong các lần thi sắp đến. Mục tiêu đề tài. Mục tiêu của đề tài, thiết kế và tạo ra thiết bị đo và vẽ ra biểu đồ công suất, mô men xoắn cực đại ứng với số vòng tua máy xe ECO, cung cấp cho người người dùng, mọi thông số đo được, tính toán được sẽ được hiển thị trên máy tính sử dụng hệ điều hành Windows nhờ 1 ứng dụng LabVIEW. Từ các thông tin đó người thiết kế xe ECO sẽ điều chỉnh các thông số cho phù hợp với mục tiêu đưa ra.
Phương pháp nghiên cứu. Tìm hiểu thông số kỹ thuật của một số xe ECO sau cuộc thi, từ đó tính toán thiết kế chọn các chi tiết cho băng thử. Thiết kế chế tạo băng thử từ những tính toán thiết kế ban đầu. Thực nghiệm đánh giá mức độ đáp ứng của các thiết kế đối với điều kiện hoạt động của băng thử.
Từ thực nghiệm chỉnh sửa lại thiết kế cho phù hợp với hoạt động của băng thử. Trong quá trình thực nghiệm nghiên cứu thiết kế băng thử, chọn xe ECO làm đối tượng thử nghiệm. Thông qua sự hướng dẫn của thầy Nguyễn Trọng Thức và tìm kiếm tài liệu trên internet, trên các diễn đàn, tìm đọc tài liệu… Từ đó, có cơ sở để tìm ra những ý tưởng mới để hoàn thành đề tài một cách tốt nhất. Ý nghĩa thực hiện.
Xây dựng được cơ sở lý thuyết cho việc thiết kế băng thử công suất kéo của xe ECO nói riêng và xe 2 bánh nói chung. Xây dựng được đường đặc tính công suất kéo và lực kéo theo vận tốc xe. Xây dựng được phương trình thực nghiệm công suất kéo và lực kéo theo vận tốc xe. Giúp giải quyết được vấn đề theo dõi những thông số cần thiết của động cơ.
Giới hạn đề tài. Băng thử được thiết kế ứng dụng cho các dòng xe ECO. Qua tìm hiểu các dòng xe ECO ta thấy các xe có công suất động cơ dưới 3 kW và chiều dài xe dưới 2,7 m nên băng thử được thiết kế có thể đo được công suất kéo của các xe có công suất động cơ dưới 3 kW và chiều dài xe dưới 2,7 m. Thiết kế kỹ thuật cho các cụm chính của băng thử, tính toán kỹ thuật các chi tiết chính trên băng thử.
Nguyên lý đo đạt vận hành bệ thử, đưa ra quy trình sử dụng, các lưu ý khi sử dụng và vận hành băng thử. 2 CHƯƠNG 2: CUỘC THI XE SINH THÁI VÀ XE ECO 2. Giới thiệu về Shell ECO Marathon 2017 và luật chơi. “ Shell ECO-Marathon là một sân chơi cho sinh viên trên toàn thế giới để xây dựng, thiết kế và lái xe tiết kiệm năng lượng nhất.
Sự kiện này được diễn ra hàng năm tại ba khu vực Châu Á, Châu Mỹ và Châu Âu. Các đội có nhiệm vụ làm sao để xe đi xa hơn nhưng ít nhiên liệu nhất. Sự dẫn động trong tương lai của xe Các kỹ sư tương lai sẽ có một năm để chuẩn bị cho một cuộc chiến chính thức một vài ngày trên những cung đường đô thị với với chiếc xe tiết kiệm năng lượng nhất của mình. Địa điểm Trong năm 2017, sự kiện Shell ECO-marathon chính diễn ra tại ba địa điểm trên toàn thế giới: Shell ECO-marathon Châu Á: 16-ngày 19 Tháng Ba tại Singapore, SG.
Shell ECO-marathon châu Mỹ: 27-ngày 29 Tháng Tư tại Detroit, Michigan, Mỹ. Shell ECO-marathon Châu Âu: Tháng 25-28, London, Vương quốc Anh. Làm thế nào để nó hoạt động? Được chia theo loại xe và loại năng lượng. Loại xe Prototype ( ba bánh) tập trung chủ yếu vào việc tiết kiệm năng lượng nhất, trong khi đó sự thoải mái hành khách bị mất đi.
Nhưng với loại xe UrbanConcept khuyến khích những thiết kế thực tế hơn. Với những loại xe thiết kế theo loại năng lượng bao gồm nhiên liệu cho động cơ đốt trong: Xăng, dầu Diesel, nhiên liệu hóa lỏng từ khí tự nhiên và ethanol Trong các loại xe điện, xe chạy bằng pin nhiên liệu hydro và pin lithium-based Cuộc thi về quãng đường Trong những ngày cuộc thi chính thức diễn ra, các đội nổ lực thực hiện các vòng đua nhiều nhất có thể để đưa xe đi xa nhất với lượng nhiên liệu ít nhất. Các xe sẽ được lái với số vòng đua cố định và tốc độ giới hạn được quy định bởi ban tổ chức. Ban tổ chức cũng có các tính cho người chiến thắng ở mỗi hạng mục đối với từng loại xe từng loại nhiên liệu 3 Những hạng mục giải thưởng khác như thành tích cho xe có độ an toàn cao nhất, giải thưởng làm việc nhóm và giải thiết kế.
Cuộc thi truyền cảm hứng cho các kỹ sư trẻ tương lai để biến tầm nhìn của họ về tính di động bền vững thành hiện thực, dù chỉ trong một vài ngày. Nó cũng là những nổ lực chói sáng về tất cả những gì đã diễn ra trong cuộc thi để một ngày nào đó có thể chạy những chiếc xe này trên đường. Một chút về lịch sử cuộc thi Trở về ngày cuộc thi năm 1939 khi mà những nhân viên của công ty dầu khí Shell tại Mỹ đã tạo nên một cuộc cá cược vui xem ai có thể đi xa hơn với cùng lượng nhiên liệu với chiếc xe của mình. Sau đó nó được mở rộng đến nhiều hơn hai châu lục, bao gồm nhiều loại năng lượng hơn và sự tranh luận sôi nổi về xung quanh tương lai của nguồn năng lượng và xe” 2.
Kích thước Bảng 2.1: Các thông số cho phép Thông số Kí hiệu Giới hạn Chiều cao giới hạn trên Ht < 100cm Chiều rộng giới hạn trên Bt < 130cm Chiều dài giới hạn trên Lt < 350cm Chiều rộng giới hạn dưới Bd >50cm Chiều dài giới hạn dưới Ld >100cm Tỉ lệ chiều cao và rộng h/b <1.25 Trọng lượng tài xế Wt >50kg Trọng lượng xe Wx < 140kg 4 Hình 2.1: Kích thước giới hạn của xe Vỏ xe Vỏ tháo lắp dễ dàng cho việc kiểm tra, độ cứng phù hợp Tất cả các bộ phận phải nằm trong vỏ Bố trí các chi tiết như ắc quy, hệ thống nhiên liệu, động cơ … 1 cách an toàn và gọn gàn chắc chắn Bánh xe không được chạm các bộ phận khác của xe Sàn xe phải liền 1 khối không chắp nối Vỏ xe cũng liền 1 khối dễ tháo lắp và không dùng cửa 5 Hình 2.2: Bố trí các bộ phận trên xe 2. Khung Sườn Chọn vật liệu có độ cứng vững cao Nhẹ là yếu tố ưu tiên Bao bọc toàn bộ xe để bảo vệ tài xế Không để nhô ra các cạnh nhọn và bén kể cả trong và ngoài xe Thanh rollbar: o Cao hơn mũ 5cm o Cao hơn bình xăng 5cm o Rộng hơn vai tài xế o Chịu được 70kg 6 Hình 2.3: Điều kiện thiết kế khung sườn 2. Bán kính quay vòng Bán kính quay vòng < 8m Chỉ đặt lái ở bánh trước Tầm nhìn tài xế 1800 7 Hình 2.4: Bán kính quay vòng Hình 2.5: Tầm nhìn tài xế Hình 2.6: Đặt lái bánh trước 2. Hệ thống khí xả Nên đưa dòng khí xả thoát ra khỏi thân xe, nhưng không đưa ra quá xa khí thải phải hợp lý không xả khói đen 8 Hình 2.7: Tiêu chuẩn khí thải và bố trí ống xả 2.
Lối thoát Tài xế có khả năng thoát khỏi xe trong 10 giây Không dùng bang keo băng dính để kết nối phần khung sườn và vỏ, Tuy nhiên phải có có cấu đơn giản nhưng vẫn chắc chắn dễ thoát lắp mà không cần đến dụng cụ chuyên dùng Chân để phía trước 9 Hình 2.8: Bố trí cơ cấu gài vỏ và lối thoát 2. Thông gió Thông gió phù hợp để giải toả nhiệt độ động cơ làm mát khoang xe do điều kiện nóng ẩm ở Đông Nam Á Hình 2.9: Bố trí các lỗ thông gió trên xe 2. Vách ngăn động cơ Vách ngăn cố định tách được khoang động cơ và khoang tài Được làm bằng vật liệu chống cháy Ngăn chặn những can thiệp vào khoang động cơ khi xe chuyển động Ngăn chặn sức nóng, khói xe cũng như những rủi ro từ khoang động cơ để bảo vệ tài xế 10 Hình 2.10: Bố trí vách ngăn 2. Hệ thống phanh Hệ thống phanh độc lập Độ dốc 20% (20:100) 11 Hình 2.11: Thử phanh với độ dốc 20% 12 CHƯƠNG 3: TỔNG QUAN VỀ BĂNG THỬ CÔNG SUẤT 3.
Cơ sở để phân loại các hình thức thử nghiệm. Sơ đồ tổng quan một hệ thống thử nghiệm: Hình 3.1 Sơ đồ tổng quan một hệ thống thử nghiệm Trong đó: Jdc: mô men quán tính (quay) của động cơ. Js: mô men quán tính (quay) của trục nối. JDyno: mô men quán tính (quay) của bộ tạo tải (dyno).