Quãng Đường Tăng Tốc Từ Ban Đầu Đến Vận Tốc Cực Đại:

qua điện trở R4 , qua đi ốt D1 , qua biến trở RX1 , qua tụ điện C, qua điện trở R2 và về cực âm của nguồn điện. Dòng điện này phân cực thuận làm cho trandito T1 dẫn bão hoà và khoá trandito T2 . Khi T2 khoá thì UR3 = 0 nên thysito SCR khóa và ngưng cấp dòng qua động cơ điện. Khi tụ C được nạp no điện, dòng phân cực thuận cho T1 bằng 0 và T1 chuyển sang trạng thái khoá. Khi T1 khoá thì T2 dẫn bão hoà và tạo ra điện áp trên R3 điều khiển SCR mở dẫn dòng qua động cơ, đồng thời tụ điện C phóng điện qua RX2 , qua D2 , qua T2 , qua R3 , qua R2 và về lại tụ C. Sau khi tụ điện C phóng hết điện nó tiếp tục nạp điện trở lại như ban đầu. Quá trình này được lặp đi lặp lại như vậy và tạo ra một xung điện áp UM cấp cho động cơ điện như trên đồ thị hình 37. Rõ ràng, tỷ lệ thời gian giữa đóng và ngắt của xung UM phụ thuộc vào thời gian nạp và phóng điện của tụ điện C. Vì vậy, thông qua các biến trở RX1 và RX2 ta có thể thay đổi tỷ lệ giữa thời gian nạp và phóng điện qua tụ điện C làm thay đổi xung ra UM và làm cho điện áp trung bình cấp cho động cơ điện thay đổi theo. Các đi ốt D3 và D bảo vệ tránh

dòng điện ngược và suất điện động tự cảm cho các linh kiện điện tử của

mạch. Khoá K báo tín hiệu cho bộ ECC biết vị trí tay ga đang đóng hay đang mở.

Đối với bộ điều tốc động cơ LPG, ngoài nhiệm vụ điều khiển động cơ này hoạt động ổn định ở một tốc độ theo lệnh của bộ ECC nó còn kiêm

thêm nhiệm vụ

khởi động và tắt động cơ

LPG. Khi có lệnh từ

bộ ECC,

nếu động cơ LPG đang tắt nó sẽ khởi động luôn động cơ, còn khi động cơ LPG đang chạy mà bộ ECC ngưng điều khiển thì nó sẽ thực hiện tắt động cơ. Sơ đồ nguyên lý của bộ điều tốc như ở hình 38.

Nguyên lý làm việc của bộ điều tốc như sau: Khi tín hiệu từ bộ ECC gửi đến, mạch điện bộ điều tốc được cấp nguồn, nếu cảm biến số vòng

động cơ LPG bằng 0 (động cơ chưa nổ) thì bộ

khởi động sẽ

điều khiển

khởi động động cơ. Bộ khuếch đại thuật toán so sánh tín hiệu giữa cảm biến số vòng quay và tín hiệu từ bộ ECC gửi đến để cho ra xung điện áp điều khiển động cơ điện M. Thông qua cơ cấu trục vít bánh vít nó sẽ điều khiển thay đổi góc mở của bướm ga. Hệ thống này luôn bảo đảm giữ cho động cơ quay ở một tốc độ ổn định theo tín hiệu gửi đến từ bộ ECC. Nếu bộ ECC ngưng gửi tín hiệu đến bộ điều tốc thì hệ thống này bị cắt nguồn

điện và tắt luôn động cơ LPG. Các công tắc hành trình K1 và K2 bảo vệ

động cơ điện M khi bướm ga mở hoặc đóng đến tận cùng. Các đi ốt D1 và D2 có nhiệm vụ phân luồng điều khiển cho K1 và K2 . Để đề phòng bộ ECC

hư hỏng giữa đường trên động cơ

LPG còn trang bị

thêm bộ

điều khiển

bằng tay. Nguyên lý làm việc chung của cả hệ thống đã được mô tả như ở

phần 3.6.

Hình 38: Sơ đồ nguyên lý làm việc của bộ điều tốc.

3.8. Xác định các thông số động học của xe:

3.8.1 Xác định vận tốc lớn nhất của xe:

Ở bước tính sơ bộ ta chọn vận tốc lớn nhất của xe là 60 (Km/h). Sau

khi xác định được công suất của động cơ điện và khối lượng tổng cộng

của xe ta tính lại vận tốc cực đại Vmax của xe. Vận tốc cực đại của xe đạt được khi xe chạy trên đường bằng phẳng, khi đó ta bỏ qua lực cản lên dốc và lực quán tính. Lực cản lên xe lúc này chỉ còn là lực cản lăn và lực cản gió. Như ta đã biết, hệ số cản lăn sẽ thay đổi theo vận tốc ở tốc độ cao. Tuy nhiên, với vận tốc trong phạm vi 60(Km/h) thì sự thay đổi này không lớn lắm và ta có thể xem là hằng số. Công suất động cơ điện phát ra cực đại ở vòng quay định mức. Vận tốc xe đạt được cực đại khi động cơ điện phát ra công suất cực đại, đồng thời lực kéo do động cơ sinh ra không lớn hơn lực bám của bánh xe. Giả sử lực bám của bánh xe đủ lớn, vận tốc cực đại của xe được xác định theo công thức:

(PMmax . ) / Vmax = G . f + k . S . (Vmax)2

(1500 . 0,95) / Vmax = 2400 . 0,020 + 0,4 . 0,4 . (Vmax)2

Giải phương trình ta được:

Vmax = 16,01(m/s) = 57,64(km/h) ≈ 60(km/h)

Ta có thể kiểm tra điều kiện lực bám theo bất đẳng thức:

(PMmax . ) / Vmax < G . ; với là hệ số bám.

Xét trường hợp xe chạy trên đường nhựa

ướt, hệ số

bám trung bình =

0,35÷0,45; chọn = 0,35 thay vào bất đẳng thức ta được:

(1500 . 0,95) / 16,01 < 2400 . 0,35 89 < 840

Như vậy, điều kiện lực bám của xe với mặt đường là đạt yêu cầu và vận tốc cực đại của xe là: 57,6(km/h).

3.8.2 Khả năng leo dốc của xe độ dốc cực đại:

Độ dốc cực đại được xác định theo hai trường hợp là lực cản cân

bằng với lực bám và lực cản cân bằng với lực kéo cực đại của động cơ điện (ứng với mô men kéo cực đại). Sau đó so sánh và chọn giá trị nhỏ hơn.

Theo điều kiện lực bám ta có:

G . . cos = G . f . cos + G . sin 0,35 . cos = 0,02 . cos + sin

tg = 0,33 = 18,30

Theo điều kiện không trượt trơn của lực bám, xe có thể dốc tối đa có góc bằng 180 hay độ dốc 31%.

Theo điều kiện lực kéo cực đại của xe ta có:

(Mmax . iH . ) / rBX = G . f . cos + G . sin

leo lên được độ

Với Mmax = 60(Nm) là mô men cực đại của động cơ điện, iH = 1 là tỷ số truyền của hệ thống truyền lực, rBX = 0,2(m) là bán kính bánh xe và = 1 là hiệu suất của hệ thống truyền lực. Thay các giá trị vào biểu thức ta được:

(60 . 1 .1 ) / 0,2 = 2400 . 0,02 . cos + 2400 . sin

300 = 48 . cos + 2400 . sin = 60 (độ dốc 10%) Như vậy độ dốc cực đại mà xe có thể leo được khi chạy điện là 10%.

3.8.3 Quãng đường tăng tốc từ ban đầu đến vận tốc cực đại:

Trường hợp này ta chỉ xét khi xe chuyển động trên đường bằng phẳng, do đó có thể bỏ qua lực cản lên dốc trong phương trình cân bằng lực, ta có:

(M . iH . ) / rBX = G . f + k . S . (v)2 + M . a .

Với a và là gia tốc và hệ số biến đổi khối lượng quay của xe. Vì tỷ số

truyền của hệ thống truyền lực cũng như khối lượng các chi tiết trong hệ

thống truyền lực bé nên chọn = 1,2. Mô men của động cơ điện cũng thay

đổi theo số vòng quay với quy luật hàm bậc hai.

Từ các số liệu thực nghiệm ta xấp xỉ được hàm sau:

M = 1,5.106 . n2 19,5.103 . n + 40

Quy đổi số vòng quay động cơ điện n thành vận tốc của xe v ta được: n = 60 . [v / (2 . 3,14 . 0,2)] = 47,77 . v

Thay v vào phương trình mô men ta được:

M = 0,003423 . v2 0,932 . v + 40

Ngoài ra, theo biểu thức động học ta có v2 = 2aS, với S là quãng đường xe đi được trong thời gian tăng tốc đều từ 0. Thay vào phương trình (3.2.3) ta được:

[(0,003423 . v2 0,932 . v + 40). 1 .1] / 0.2 = 2400 . 0,02 + 0,2 . 1,6.v2 + 240.1,2.v2/ (2.S)

S = 0,003513. v2 – 0,113000.v + 15,375590

Lấy tích phân khi v = 0 đến vmax = 16,01(m/s) ta được S = 255,6(m). Vậy quãng đường xe tăng tốc từ 0 đến vân tốc cực đại (v = 60Km/h) là 256 m.

3.8.4 Bảng tổng hợp các thông số động học của xe:

Thông số

Đơn vị đo	Giá trị
Vận tốc cực đại của xe	Km/h	60
Độ dốc cực đại xe có thể vượt qua	%	10
Quãng đường tăng tốc từ 0 60(Km/h)	m	256

Có thể bạn quan tâm!

Xem toàn bộ 118 trang tài liệu này.

3.9. Chọn công suất động cơ nhiệt và máy phát điện:

Như chúng ta đã biết, vấn đề

cung cấp và lưu trữ

điện năng cho xe

hoạt động lâu dài là một vấn đề rất khó khăn. Hiện nay, phương pháp lưu trữ điện chủ yếu vẫn là sử dụng các loại bình ắc quy với dung lượng riêng còn thấp. Muốn tăng công suất lưu trữ thì khối lượng của bộ ắc quy sẽ lớn làm cho tải trọng có ích của xe sẽ bé lại. Hơn nữa, khi sử dụng hết bình ắc quy, thời gian nạp lại là khá dài, thường kéo dài từ 6 đến 8 giờ đồng hồ. Do đó, để tăng thời gian sử dụng xe mỗi ngày ta cần trang bị thêm cụm động cơ nhiệt máy phát điện để khi cần nó sẽ phát điện hỗ trợ với ắc quy để

cung cấp điện cho động cơ

điện hoạt động.

Ưu điểm của cụm động cơ

nhiệt kéo máy phát điện là nó luôn làm việc với chế độ có số vòng quay ổn định nên đạt hiệu suất cao và ít gây ô nhiễm môi trường hơn.

Với công suất của động cơ điện như đã tính toán là 1,5(KW), ta chọn cụm động cơ nhiệt máy phát điện có công suất tương đương. Với quan

điểm

ưu tiên sử

dụng những thiết bị

có sẵn trên thị

trường để

lắp đặt,

chọn động cơ của hãng Lutian (Trung Quốc) sản xuất loại LT154F, dung tích xi lanh 80(cc) và máy phát điện xoay chiều HOWO 28V1,5KW của

Trung Quốc sản xuất để

trang bị

cho xe cần thiết kế. Đối với động cơ

Lutian LT154F là loại động cơ xăng tạo hỗn hợp bằng bộ chế hoà khí có công suất cực đại 2,2(KW), chúng ta cần cải tạo chuyển đổi sang chạy bằng khí đốt hoá lỏng LPG (Liquid Petroleum Gas). Ngoài ra, vì động cơ điện kích từ bằng nam châm vĩnh cửu khó thực hiện hãm tái sinh nên máy phát điện HOWO 28V1,5KW còn được sử dụng làm thiết bị phanh tái sinh

năng lượng. Để

máy phát điện làm việc phù hợp với bộ

nguồn

ắc quy

48(V) cần phải cải tạo chuyển đổi điện áp từ 28(V) sang 56(V). Do đó cần phải tính toán lại phần quấn dây và bộ tiết chế.

3.10. Cải tạo động cơ xăng thành động cơ khí đốt hoá lỏng LPG:

3.10.1. Lý thuyết cải tạo động cơ xăng thành động cơ khí hoá lỏng LPG: a) Kỹ thuật điều chỉnh thành phần hỗn hợp LPGkhông khí:

Trên động cơ xe, hệ thống nhiên liệu LPG hoạt động theo nguyên tắc nhiên liệu ra khỏi bình chứa dưới dạng lỏng sau đó bốc hơi ở bộ bốc hơi

giãn nở và dẫn đến họng Venturi với áp suất thấp hơn áp suất khí trời.

Nhiên liệu thể khí sau đó được hút vào họng bộ chế hòa khí nhờ độ chân

không giống như bộ chế hòa khí sử dụng nhiên liệu xăng. Ở động cơ xe

gắn máy hai bánh công suất bé, việc xuất nhiên liệu ra khỏi bình chứa dưới dạng lỏng sẽ gây ra sự thừa nhiên liệu. Mặt khác, khi sử dụng nhiên liệu dạng lỏng chúng ta cần phải có bộ giãn nở bốc hơi rất cồng kềnh. Vì vậy phương án phù hợp nhất đối với xe gắn máy là sử dụng nhiên liệu ra khỏi bình chứa dưới dạng khí có áp suất. Sự cung cấp ga vào họng bộ chế hòa khí vì vậy được thực hiện liên tục và lượng ga nạp vào họng được điều

chỉnh bởi áp suất trong

ống dẫn ga và độ

chân không tại họng. Kỹ thuật

điều chỉnh lưu lượng ga là dùng van tiết lưu có độ bướm cung cấp gió.

mở tỉ

lệ với độ mở

b) Hệ thống nhiên liệu cho động cơ xe gắn máy sử dụng LPG:

Sơ đồ của hệ thống được mô tả trên hình 41, bao gồm các bộ phận

Bình chứa LPG bằng thép, hình trụ, chịu được áp suất thử 34(bar).

Bình có gắn đồng hồ

áp suất, đồng hồ

đo mực nhiên liệu.

ống lấy LPG

được bố trí sao cho nhiên liệu lấy ra khỏi bình ở dạng khí. Khi sử dụng, không được nạp nhiên liệu LPG lỏng quá 80% thể tích của bình.

Van: sử dụng cụm van của bình ga gia dụng để nạp ga vào bình, lấy ga ra sử dụng. Van an toàn cũng là một bộ phận của cụm van có áp suất tác động ở 18(bar).

Bộ giãn nở: sử dụng bộ giãn nở của bình ga gia dụng với lưu lượng

ổn định tối đa là 2(kg/h) ở áp suất sau van là 30(mbar).

Van điện từ sử dụng nguồn điện một chiều 12(V), chỉ nhấc lên khi công tắc điện của xe ở vị trí đóng. Van điện từ có thể thay thế bằng một van chân không, mở nhờ độ chân không tại họng của bộ chế hòa khí. Mặt khác, để đề phòng sự cố của các van nói trên, một van xoay cơ khí thông thường được mắc song song với van điện từ hay van chân không.

Bình điều hòa có dung tích 0,3 lít để cung cấp ổn định lưu lượng LPG cho động cơ, tránh mạch động trong kỳ nạp, đặc biệt là khi gia tốc.