Luận văn Nghiên cứu một số giải pháp tiết kiệm nhiên liệu và giảm ô nhiễm môi trường trên xe gắn máy (Phần 1)

Nội dung text: Luận văn Nghiên cứu một số giải pháp tiết kiệm nhiên liệu và giảm ô nhiễm môi trường trên xe gắn máy (Phần 1)

1. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ HUỲNH THANH BẢNH NGHIÊN CỨU MỘT SỐ GIẢI PHÁP TIẾT KIỆM NHIÊN LIỆU VÀ GIẢM Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG TRÊN XE GẮN MÁY NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC - 605246 S K C0 0 4 4 2 8 Tp. Hồ Chí Minh, năm 2014
2. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ HUỲNH THANH BẢNH NGHIÊN CỨU MỘT SỐ GIẢI PHÁP TIẾT KIỆM NHIÊN LIỆU VÀ GIẢM Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG TRÊN XE GẮN MÁY NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC - 605246 Tp. Hồ Chí Minh, năm 2014
3. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ HUỲNH THANH BẢNH NGHIÊN CỨU MỘT SỐ GIẢI PHÁP TIẾT KIỆM NHIÊN LIỆU VÀ GIẢM Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG TRÊN XE GẮN MÁY NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC - 605246 Hướng dẫn khoa học: TS. TRẦN THANH THƯỞNG Tp. Hồ Chí Minh, năm 2014
4. Luận văn thạc sĩ: Nghiên cứu một số giải pháp tiết kiệm nhiên liệu và giảm ô nhiễm môi trường trên xe gắn máy LÝ LỊCH KHOA HỌC I. LÝ LỊCH SƠ LƯỢC Họ & tên: Huỳnh Thanh Bảnh Giới tính: Nam Ngày, tháng, năm sinh: 6/6/1976 Nơi sinh:Trà Vinh Quê quán: Mỹ Chánh – Châu Thành – Trà Vinh Dân tộc: Kinh Chỗ ở riêng hoặc địa chỉ liên lạc:Khoa Kỹ thuật & Công nghệ - Trường Đại học Trà Vinh Điện thoại cơ quan: 0743.855.246 (DĐ: 0944.311.311) Điện thoại nhà riêng: E-mail:banhhuynh@gmail.com II. QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO 1. Trung cấp Hệ đào tạo: Thời gian đào tạo từ / đến / Nơi học (trường, thành phố): Ngành học: 2. Đại học Hệ đào tạo: Tại chức Thời gian đào tạo từ 9/2005 đến 9/ 2007 Nơi học (trường, thành phố): Trường Đại học SPKT Tp. Hồ Chí Minh Ngành học: Cơ khí động lực Tên đồ án, luận án hoặc môn thi tốt nghiệp: Chuyên đề Động cơ; Chuyên đề điện-điện tử ô tô; Chuyên đề ô tô. Ngày & nơi bảo vệ đồ án, luận án hoặc thi tốt nghiệp: Người hướng dẫn: 3. Thạc sĩ Hệ đào tạo: Chính qui Thời gian đào tạo từ 10/2012 đến 10/ 2014 Nơi học (trường, thành phố): Trường Đại học SPKT Tp. Hồ Chí Minh Ngành học: Kỹ thuật Cơ khí động lực CBHD: TS. Trần Thanh Thưởng HVTH: Huỳnh Thanh Bảnh i
5. Luận văn thạc sĩ: Nghiên cứu một số giải pháp tiết kiệm nhiên liệu và giảm ô nhiễm môi trường trên xe gắn máy Tên đồ án, luận án hoặc môn thi tốt nghiệp:“Nghiên cứu một số giải pháp tiết kiệm nhiên liệu và giảm ô nhiễm môi trường trên xe gắn máy”. Ngày & nơi bảo vệ đồ án, luận án hoặc thi tốt nghiệp: Người hướng dẫn: TS. Trần Thanh Thưởng III. QUÁ TRÌNH CÔNG TÁC CHUYÊN MÔN KỂ TỪ KHI TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Thời gian Nơi công tác Công việc đảm nhiệm Từ 2004 - nay Trường Đại học Trà Vinh Giảng viên IV. CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ CÔNG BỐ . XÁC NHẬN CỦA CƠ QUAN Trà Vinh, ngày tháng năm 2014 (Ký tên, đóng dấu) Người khai Huỳnh Thanh Bảnh CBHD: TS. Trần Thanh Thưởng HVTH: Huỳnh Thanh Bảnh ii
6. Luận văn thạc sĩ: Nghiên cứu một số giải pháp tiết kiệm nhiên liệu và giảm ô nhiễm môi trường trên xe gắn máy LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi. Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Tp. Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2014 (Ký tên và ghi rõ họ tên) Huỳnh Thanh Bảnh CBHD: TS. Trần Thanh Thưởng HVTH: Huỳnh Thanh Bảnh iii
7. Luận văn thạc sĩ: Nghiên cứu một số giải pháp tiết kiệm nhiên liệu và giảm ô nhiễm môi trường trên xe gắn máy LỜI CẢM ƠN Đề tài “Nghiên cứu một số giải pháp tiết kiệm nhiên liệu và giảm ô nhiễm môi trường trên xe gắn máy" đã nhận được rất nhiều sự giúp đỡ từ quí thầy cô, các anh chị và bạn bè. Người thực hiện đề tài xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành đến Thầy TS. Trần Thanh thưởng đã định hướng và giúp đỡ trong suốt quá trình nghiên cứu thực hiện đề tài. Xin chân thành cảm ơn Quý thầy phản biện đề tài đã có thời gian đóng góp các ý kiến giúp đề tài hoàn thiện. Người thực hiện đề tài cảm ơn Quý Thầy Cô trong Ban Giám hiệu, Phòng Đào tạo, Khoa Cơ khí Động lực Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh; quý thầy cô tham gia hướng dẫn các môn học đã giúp đỡ, tạo điều kiện thuận lợi để hoàn thành đề tài này. Người thực hiện đề tài rất mong nhận được các ý kiến của quý Thầy, Cô và các bạn đồng sự giúp cho đề tài được hoàn thiện hơn. Xin chân thành cảm ơn! Học viên thực hiện Huỳnh Thanh Bảnh CBHD: TS. Trần Thanh Thưởng HVTH: Huỳnh Thanh Bảnh iv
8. Luận văn thạc sĩ: Nghiên cứu một số giải pháp tiết kiệm nhiên liệu và giảm ô nhiễm môi trường trên xe gắn máy TÓM TẮT Hiện nay vấn đề khan hiếm dần nguồn nhiên liệu truyền thống, giá nhiên liệu ngày một gia tăng, môi trường ngày một ô nhiễm. Để giải quyết vấn đề cấp thiết này các nhà nghiên cứu trong và ngoài nước đã tập trung nghiên cứu và đưa ra các giải pháp cụ thể như: phun xăng điện tử FI,phun LPG, hydro nén, kết hợp hai hay nhiều loại năng lượng trên một sản phẩm như xe lai Hybrid . Người nghiên cứu chọn đề tài “Nghiên cứu một số giải pháp tiết kiệm nhiên liệu và giảm ô nhiễm môi trường trên xe gắn máy” với một số giải pháp như: sử dụng bộ trộn nhiên liệu bên ngoài trước khi đưa vào buồng đốt, kết hợp hai loại năng lượng điện – nhiệt. Tuy nhiên giải pháp dùng bộ trộn nhiên liệu trước khi đưa vào buồng đốt mặc dù người nghiên cứu đã có thực hiện nhưng kết quả thử nghiệm không đạt yêu cầu, không tiết kiệm nhiên liệu so với xe trước khi cải tiến. Còn giải pháp kết hợp hai loại năng lượng điện – nhiệt (xe lai điện - nhiệt) đã đáp ứng được gần như hầu hết các tiêu chuẩn về ô nhiễm do khí thải, tiết kiệm nhiên liệu và ô nhiễm do tiếng ồn. Khi giải pháp này được thực hiện sẽ khắc phục được tồn tại cố hữu của xe điện đó là bị khống chế quãng đường đi được do hết bình. Đề tài được thực hiện trên xe máy điện nguyên thủy có trang bị thêm một động cơ và một máy phát điện có công suất phù hợp để nạp cho accu nhằm tăng quãng đường xe chạy. Kết quả của đề tài: cải tạo thành công xe máy điện – nhiệt phù hợp nhu cầu người sử dụng, với kết quả thử nghiệm sau: - Thử nghiệm bằng năng lượng accu đạt được quãng đường 45.1 km/1 lần sạc đầy (2,63 kW.h = 5.618 VNĐ ), sau đó tiếp tục hoạt động bằngnhiên liệu xăng đạt được quãng đường 55.3 km/1 lít nhiên liệu (24.810 VNĐ). Trong khi đó nếu sử dụng dòng xe gắn máy chạy xăng thuần túy kiểu xe số với 100 km chi phí là 2 lít (49.610 VNĐ). - Kiểm tra mức độ phát thải khí xả ô nhiễm, hàm lượng khí xả (hàm lượng HC = 89,6 ppm)thấp hơnso với xe Future neo đối chứng (hàm lượng HC = 524.6 ppm). CBHD: TS. Trần Thanh Thưởng HVTH: Huỳnh Thanh Bảnh v
9. Luận văn thạc sĩ: Nghiên cứu một số giải pháp tiết kiệm nhiên liệu và giảm ô nhiễm môi trường trên xe gắn máy ABSTRACT Currently gradually scarcity of traditional fuel sources, fuel prices increasing, serious environmental pollution. To solve this problem urgent researchers at home and abroad has focused research and provide specific solutions such as FI electronic fuel injection, injection LPG, compressed hydrogen, which combines two or more types of energy on a number of products such as hybrid cars hybrid .The researchers chose the topic "a study of fuel-saving measures and reduction of environmental pollution on the motorcycle" with a number of measures such as the use of external fuel mixture before it enters the combustion chamber, combine the two types of electric energy - heat. However, the mixed solution using fuel before it enters the combustion chamber, although researchers have done but the test results are unsatisfactory, not fuel efficient than cars before improvements. There are two types of solutions combining electric energy - heat (electric hybrid car - the heat)has met almost all of the criteria on pollution emissions, fuel consumption and noise pollution. When this solution is implemented will overcome the inherent existence of electric vehicles that dominated the distance traveled by all mean. Thread is performed on a primitive electric motor equipped with an engine and a power generator to recharge the battery fit for increased driving distance. The results of the project: the renovation of the electric motor - suitable heating needs of users, with the following test results: - Experiment with battery energy gain distance 45.1 km / 1 full charge (2.63 kW.h = 5,618 VNĐ), then continue to operate with gasoline gained distance 55.3 km / 1 liter of fuel data (24 810 VNĐ). In the meantime if the motorcycle line using pure gasoline models with 100 km of the cost of 2 liters (49.610 VNĐ). - Check the level of pollutant exhaust emissions, exhaust gas concentration (HC = 89.6 ppm levels) lower than the anchor Future vehicle controls (HC = 524.6 ppm levels). CBHD: TS. Trần Thanh Thưởng HVTH: Huỳnh Thanh Bảnh vi
10. Luận văn thạc sĩ: Nghiên cứu một số giải pháp tiết kiệm nhiên liệu và giảm ô nhiễm môi trường trên xe gắn máy DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT AC (Alternating Current) DC (Direct Current) BCHK (Bộ chế hòa khí) GDP (Gross Domestic Product) LPG (Liquefied Petroleum Gas) AFTA (ASEAN Free Trade Area) WHO (World Health Organization) SLA(SealedLead-Acidbattery) VRLA(ValveRegulatedLeadAcidBattery) Ni-Cd (Nikel Cadmium) Ni-MH (Nikel Metal Hydride) Li-Ion (Lithium Ion) ABS (Acrylonitrin butadien styren) BLDC (Brushles Dc motor) PWM (Pulse-width modulation) AH (ampere-hour) ECM (Electronic control module) PSoC (Programmable System on Chip) EEROM (Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory) RAM (Random Access Memory). CBHD: TS. Trần Thanh Thưởng HVTH: Huỳnh Thanh Bảnh vii
11. Luận văn thạc sĩ: Nghiên cứu một số giải pháp tiết kiệm nhiên liệu và giảm ô nhiễm môi trường trên xe gắn máy DANH SÁCH CÁC BẢNG Bảng Trang Bảng 2.1 Điện thế và điện dung một số loại accu 23 Bảng 3.1 Thông số kỹ thuật xe điện Sh mi 46 Bảng 3.2 Thông số kỹ thuật động cơ GX100 47 Bảng 4.1 Đo công suất điện động cơ DC 60 Bảng 4.2 Đo công suất của máy phát 61 Bảng 4.3 Bảng số liệu thử nghiệm bộ dò điện áp 63 Bảng 4.4 Bảng số liệu thử nghiệm quãng đường đi được khi sử dụng 64 accu Bảng 4.5 Bảng số liệu thử nghiệm quãng đường đi được khi sử dụng 65 động cơ nhiệt Bảng 4.6 Bảng số liệu qui định mức khí thải đối với ô tô, xe máy 66 Bảng 4.7 Bảng số liệu đo khí xả xe Future neo 68 Bảng 4.8 Bảng số liệu đo khí xả xe điện – nhiệt 68 Bảng 4.9 Bảng số liệu so sánh kết quả đo đạt khí xả 70 CBHD: TS. Trần Thanh Thưởng HVTH: Huỳnh Thanh Bảnh viii
12. Luận văn thạc sĩ: Nghiên cứu một số giải pháp tiết kiệm nhiên liệu và giảm ô nhiễm môi trường trên xe gắn máy DANH SÁCH CÁC HÌNH HÌNH TRANG Hình 1.1 Xe điện xưa và nay 8 Hình 1.2 Honda hybrid scooter 13 Hình 1.3 eCycle hybrid 13 Hình 1.4 Xe FA – 801; Mặt đồng hồ và công tắc chuyển đổi 14 Hình 2.1 Xe máy điện 19 Hình 2.2 Xe đạp điện 20 Hình 2.3 Các bộ phận của xe máy điện 20 Hình 2.4 Biểu đồ so sánh dung lượng một số loại Accu 23 Hình 2.5 Cấu tạo chung một loại Accu axit chì loại kín. 24 Hình 2.6 Cấu tạo Accu axit chì loại kín kiểu VRLA. 26 Hình 2.7 Quá trình điện hóa trong Accu axít - chì loại kín 26 Hình 2.8 Đặc tuyến dòng điện nạp Accu phương pháp truyền thống 27 Hình 2.9 Đặc tuyến dòng nạp theo phương pháp nạp 2 nấc 28 Hình 2.10 Động cơ điện có chổi than 29 Hình 2.11 Mặt cắt dọc và cắt ngang của một động cơ điện điển hình 29 Hình 2.12 Stator, chổi than và giá đỡ 30 Hình 2.13 Rotor 31 Hình 2.14 Sơ đồ đấu dây động cơ điện 32 Hình 2.15 Cấu tạo động cơ BLDC 33 Hình 2.16 Nam châm được đặt trên rotor BLDC 33 Hình 2.17 Kiểu rotor nam châm dán ngoài bề mặt 34 Hình 2.18 Kiểu rotor nam châm nằm bên trong 35 Hình 2.19 Giản đồ so sánh dạng sóng sin ba pha và DC ba pha 35 Hình 2.20 Giản đồ dòng điện tương ứng ba pha của dây quấn stator 36 CBHD: TS. Trần Thanh Thưởng HVTH: Huỳnh Thanh Bảnh ix
13. Luận văn thạc sĩ: Nghiên cứu một số giải pháp tiết kiệm nhiên liệu và giảm ô nhiễm môi trường trên xe gắn máy Hình 2.21 Tích hợp cảm biến Hall vào một IC 37 Hình 2.22 Đặt cảm biến Hall bên trong động cơ 37 Hình 2.23 Tín hiệu cảm biến Hall và dòng điện tương ứng các pha 37 Hình 2.24 Giản đồ xung điều khiển PWM kênh trên 39 Hình 2.25 Mạch sạc nguồn xe điện 40 Hình 2.26 Hình chụp board mạch nạp điện accu 41 Hình 2.27 Sơ đồ khối xe điện 41 Hình 3.1 Tổng quan hệ thống xe điện - nhiệt 44 Hình 3.2 Xe máy điện Sh mi 45 Hình 3.3 Động cơ GX100 46 Hình 3.4 Vô lăng, mâm điện 48 Hình 3.5 Hệ thống khởi động 48 Hình 3.6 Mặt cắt ngang hệ thống khởi động ACG 49 Hình 3.7 Khi ACG đóng vai trò là máy phát 49 Hình 3.8 Sơ đồ kết cấu hệ thống ACG 50 Hình 3.9 Hình chụp truyền động dẫn động máy phát 51 Hình 3.10 Sơ đồ khối hệ thống sạc accu 52 Hình 3.11 Hình chụp mâm lửa nguyên thủy và mâm lửa đã quấn thêm 52 Hình 3.12 Lưu đồ điều khiển 53 Hình 3.13 Hình chụp board điều khiển 53 Hình 3.14 Sơ đồ đấu dây hệ thống khởi động kiểu xe PCX 54 Hình 3.15 Sơ đồ đấu dây hệ thống sạc kiểu xe PCX 55 Hình 3.16Hình chụp sơ đồ đấu dây hệ thống đề / sạc 56 Hình 3.17 Đấu dây toàn bộ hệ thống 56 Hình 4.1 Sơ đồ kết nối các đồng hồ đo kiểm 59 Hình 4.2 Hình chụp đo công suất động cơ điện DC 59 Hình 4.3 Sơ đồ kết nối các đồng hồ đo kiểm 61 Hình 4.4Hình chụp đo công suất máy phát 61 CBHD: TS. Trần Thanh Thưởng HVTH: Huỳnh Thanh Bảnh x
14. Luận văn thạc sĩ: Nghiên cứu một số giải pháp tiết kiệm nhiên liệu và giảm ô nhiễm môi trường trên xe gắn máy Hình 4.5Hình chụp khoa cơ khí – công nghệ Trường ĐH Nông Lâm 66 Hình 4.6 Hình chụp màn hình hiện thị của máy đo KOEN KEG-500 67 Hình 4.7 Hình chụp đo khí xả xe Future neo 68 Hình 4.8Hình chụp đo khí xả xe điện – nhiệt 68 Hình 4.9Hình chụp đấu dây và bố trí các bộ phận trên xe điện – thiệt 70 Hình 4.10Hình chụp xe điện – nhiệt hoàn chỉnh 70 CBHD: TS. Trần Thanh Thưởng HVTH: Huỳnh Thanh Bảnh xi
15. Luận văn thạc sĩ: Nghiên cứu một số giải pháp tiết kiệm nhiên liệu và giảm ô nhiễm môi trường trên xe gắn máy MỤC LỤC Trang tựa TRANG Quyết định giao đề tài Lý lịch cá nhân i Lời cam đoan iii Lời cảm ơn iv Tóm tắt v ABSTRACT vi Danh sách các chữ viết tắt vii Danh sách các bảng viii Danh sách các hình ix Chƣơng 1 TỔNG QUAN 8 1.1 Tổng quan về lĩnh vực nghiên cứu 8 1.2 Các kết quả nghiên cứu trong và ngoài nước đã công bố 10 1.2.1 Trong nước 10 1.2.2 Ngoài nước 13 1.3 Mục tiêu của đề tài 15 1.4 Phương pháp nghiên cứu 16 1.5 Giới hạn phạm vi nghiên cứu của đề tài 17 1.6 Nội dung nghiên cứu 17 Chƣơng 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT 19 2.1 Cách phân biệt xe đạp điện và xe máy điện 19 2.2 Các bộ phận chính của một xe máy điện 20 2.3 Nguồn accu 21 2.3.1 Nhiệm vụ 21 2.3.2 Phân loại Accu 22 2.3.3 Cấutạo của Accu axít - chì loại kín 23 2.3.3.1 Cấu tạochung 23 CBHD: TS. Trần Thanh Thưởng HVTH: Huỳnh Thanh Bảnh 1
16. Luận văn thạc sĩ: Nghiên cứu một số giải pháp tiết kiệm nhiên liệu và giảm ô nhiễm môi trường trên xe gắn máy 2.3.3.2 Sự khác biệt cơ bản trong cấu tạogiữa VRLA và Accu truyền thống 25 2.3.3.3 Quá trình điện hóa trongAccu axít - chì loạikín 26 2.3.3.4 Chếđộnạpvàphóng củaAccu 27 2.4 Máy điện một chiều DC 28 2.4.1 Máy điện một chiều DC dùng chổi than 28 2.4.2 Động cơ điện một chiều không chổi than BLDC (Brushles Dc motor) 32 2.5 Hộp nạp điện cho accu 39 2.6 Hộp điều khiển 41 Chƣơng 3: CÁC PHƢƠNG ÁN THIẾT KẾ VÀ LỰA CHỌN GIẢI PHÁP 44 3.1 Chọn xe gắn máy điện nguyên thủy 44 3.2 Chọn động cơ làm nguồn lực dẫn động máy phát điện 46 3.3 Chọn máy phát điện dùng làm nguồn sạc accu 47 3.4 Thiết kế khớp nối dẫn động máy phát 50 3.5 Thiết kế chế tạo bộ sạc accu 51 3.6 Thiết kế chế tạo bộ điều khiển dò điện áp accu 52 3.7 Đấu dây hệ thống 54 3.7.1 Đấu dây hệ thống khởi động / sạc kiểu xe PCX và vận hành thử 54 3.7.2 Đấu dây toàn bộ hệ thống xe điện - nhiệt 56 Chƣơng 4: THỬ NGHIỆM VÀ ĐO ĐẠT KẾT QUẢ 58 4.1 Mục đích, nội dung thực nghiệm 58 4.2 Đo công suất động cơ điện DC và của máy phát 58 4.3 Thử nghiệm kiểm tra hoạt động của bộ điều khiển dò điện áp accu 62 4.4 Thử nghiệm quãng đường đi được khi sử dụng accu và nhiên liệu xăng 63 4.5 Thử nghiệm đánh giá chỉ tiêu ô nhiễm môi trường 65 4.6 Đánh giá sản phẩm và chi phí khai thác 69 Kết luận – kiến nghị 71 Kết luận 71 Hướng phát triển 71 Kiến nghị 72 CBHD: TS. Trần Thanh Thưởng HVTH: Huỳnh Thanh Bảnh 2
17. Luận văn thạc sĩ: Nghiên cứu một số giải pháp tiết kiệm nhiên liệu và giảm ô nhiễm môi trường trên xe gắn máy TÀI LIỆU THAM KHẢO 72 TRANG PHỤ LỤC 74 CBHD: TS. Trần Thanh Thưởng HVTH: Huỳnh Thanh Bảnh 3
18. Luận văn thạc sĩ: Nghiên cứu một số giải pháp tiết kiệm nhiên liệu và giảm ô nhiễm môi trường trên xe gắn máy MỞ ĐẦU Hiện nay,vấn đề khan hiếm dần nguồn nhiên liệu truyền thống và ô nhiễm môi trường do khí thải và tiếng ồn đang là vấn đề quan tâm của toàn thế giới. Theo ước tính của cơ quan năng lượng quốc tế, tốc độ khai thác và tiêu thụ năng lượng tăng nhanh như hiện nay thì các sản phẩm của dầu mỏ sẽ bị cạn kiệt chỉ trong vòng 30 năm nữa. Trong thời gian sắp tới, dầu thô sẽ khan hiếm và giá không ngừng tăng cao, các động cơ sử dụng nguồn nhiên liệu truyền thống này sẽ dần bị loại bỏ. Đây sẽ là một thách thức rất lớn cho ngành công nghiệp ôtô – xe máy. Như vậy tiết kiệm nhiên liệu và giảm ô nhiễm môi trường là vấn đề cấp thiết hiện nay trên thế giới nói chung và Việt Nam nói riêng. Để thực hiện được vấn đề cấp thiết này các nhà nghiên cứu trong và ngoài nước đã tập trung nghiên cứu và đưa ra các giải pháp cụ thể như: phun xăng điện tử FI,phun LPG, hydro nén, kết hợp hai hay nhiều loại năng lượng trên một sản phẩm như xe lai Hybrid . Người nghiên cứu chọn đề tài “Nghiên cứu một số giải pháp tiết kiệm nhiên liệu và giảm ô nhiễm môi trường trên xe gắn máy” với một số giải pháp như: sử dụng bộ trộn nhiên liệu bên ngoài trước khi đưa vào buồng đốt, kết hợp hai loại năng lượng điện – nhiệt. Tuy nhiên giải pháp dùng bộ trộn nhiên liệu trước khi đưa vào buồng đốt mặc dù người nghiên cứu đã có thực hiện nhưng kết quả thử nghiệm không đạt yêu cầu, không tiết kiệm nhiên liệu so với xe trước khi cải tiến. Còn giải pháp kết hợp hai loại năng lượng điện – nhiệt (xe lai điện - nhiệt) đã đáp ứng được gần như hầu hết các tiêu chuẩn về ô nhiễm do khí thải, tiết kiệm nhiên liệu và ô nhiễm do tiếng ồn. Khi giải pháp này được thực hiện sẽ khắc phục được tồn tại cố hữu của xe điện đó là bị khống chế quãng đường đi được do hết bình. Để thực hiện vấn đề này cần trang bị thêm cho xe máy điện một động cơ và một máy phát điện có công suất nhỏ đủ để phát điện và nạp cho accu. Mục đích là để nạp điện kịp thời cho accu khi cần di chuyển với quãng đường dài hơn mức khống chế của xe điện nhằm làm cho xe điện ngày một thỏa mãn hơn nhu cầu của người tiêu dùng. CBHD: TS. Trần Thanh Thưởng HVTH: Huỳnh Thanh Bảnh 4
19. Luận văn thạc sĩ: Nghiên cứu một số giải pháp tiết kiệm nhiên liệu và giảm ô nhiễm môi trường trên xe gắn máy Mục đích, đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu Mục đích của đề tài: xây dựng cơ sở lý luận và thực tiễn tác động vào hệ thống điều khiển sạc accu trên xe gắn máy điện cho phép giảm chi phí nhiên liệu và ô nhiễm môi trường. Đối tượng nghiên cứu của đề tài là nghiên cứu khả năng lắp thêm động cơ và máy phát điện trên xe máy điện nguyên thủy để nạp điện bổ sung cho accu nhằm kéo dài quãng đường xe chạy. Trong phạm vi nghiên cứu của đề tài tác giả sẽ tiến hành các nhiệm vụ cụ thể sau: - Chọn xe máy điện nguyên thủy phục vụ cho việc nghiên cứu đảm bảo các yêu cầu về giá cả, kiểu dáng và đặc biệt là có đủ không gian để bố trí các thiết bị bổ sung phục vụ cho việc nghiên cứu. - Chọn động cơ kéo và máy phát điện phù hợp dùng để phát điện nạp bổ sung cho xemáy điện trong quá trình hoạt động. - Nghiên cứu tổng thành hệ thống điện trên xe gắn máy điện. - Chọn lựa giải pháp, thiết kế, chế tạo bộ nâng điện áp nguồn ba pha xoay chiều dạng xung 12v lên 48v (DC), nạp cho accu xe điện. - Thiết kế, chế tạo bộ dò dung lượng còn lại trên accu xe điện từ đó tự động điều khiển khởi động động cơ nhiệt kéo máy phát phát điện nạp bù cho accu và cấp năng lượng cho xe hoạt động, đồng thời nhận dạng và điều khiển tắt máy khi accu đã được nạp tương đối đầy điện. - Nghiên cứu vị trí lắp đặt động cơ, bộ phận phát điện, bộ nạp, bộ dò điện áp và đấu dây hệ thống. - Thực hiện lắp đặt tổng thành bộ nạp bổ sung và vận hành thử hệ thống. - Thực nghiệm đo quãng đường đi được từ lúc accu đầy điện đến khi accu hết điện hoàn toàn. - Thực nghiệm đo quãng đường đi được khi xe vận hành bằng động cơ nạp bổ sung / lượng nhiên liệu cố định. - Thực nghiệm đo kiểm mức độ phát thải ô nhiễm ra môi trường trên động cơ nhiệt. CBHD: TS. Trần Thanh Thưởng HVTH: Huỳnh Thanh Bảnh 5
20. Luận văn thạc sĩ: Nghiên cứu một số giải pháp tiết kiệm nhiên liệu và giảm ô nhiễm môi trường trên xe gắn máy - Thực nghiệm so sánh tổng quãng đường đi được giữa động cơ nhiệt thuần túy và động cơ điện – nhiệt / cùng một lương nhiên liệu. - So sánh chi phí / km đối với từng loại hệ thống. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài Theo Quyết định số 49/2011/QĐ-TTg của Thủ tướng Chính phủ ban hành về việc quy định lộ trình áp dụng tiêu chuẩn khí thải đối với ôtô, môtô 2 bánh sản xuất, lắp ráp trong nước và nhập khẩu mới. Từ ngày 1.1.2017, các loại xe ô tô, sản xuất, lắp ráp và nhập khẩu mới phải áp dụng tiểu chuẩn khí thải mức 4 (tương ứng với mức tiêu chuẩn khí thải Euro 4 được quy định kỹ thuật về khí thải xe cơ giới của Ủy ban Kinh tế châu Âu hoặc trong chỉ thị của Liên minh châu Âu); mô tô hai bánh sản xuất, lắp ráp và nhập khẩu mới phải áp dụng tiêu chuẩn khí thải mức 3 (tương ứng với mức tiêu chuẩn khí thải Euro 3). Đặc biệt, giai đoạn 2011 - 2012, Thủ tướng Chính phủ cũng đã phê duyệt cho ngành giao thông vận tải Đề án về Kiểm soát khí thải mô tô, xe gắn máy tham gia giao thông tại các tỉnh, thành phố lớn. Đề án đã góp phần không nhỏ vào việc giảm thiểu ô nhiễm môi trường từ các hoạt động giao thông vận tải. Theo đó, Đề án đã đặt ra mục tiêu cho giai đoạn 2013 - 2015: thực hiện kiểm định đạt tiêu chuẩn khí thải từ (80 – 90)% số lượng xe mô tô, xe gắn máy tham gia giao thông tại thành phố Hà Nội và thành phố Hồ Chí Minh; mở rộng mạng lưới cơ sở kiểm định để thực hiện việc kiểm định đạt tiêu chuẩn khí thải đối với 60% số lượng xe mô tô, xe gắn máy tham gia giao thông tại các thành phố loại 1 và loại 2. Khuyến khích sự phát triển của các phương tiện giao thông sử dụng năng lượng sạch như: khí thiên nhiên, khí hóa lỏng, cồn nhiên liệu, biodiesel và điện. Ngoài ra, việc tiến hành thu phí môi trường đối với các phương tiện tham gia giao thông cũng cần được xem xét như một giải pháp nâng cao ý thức, trách nhiệm người dân với môi trường. [6] Như vậy theo lộ trình này thì xe sử dụng nhiên liệu sạch và xe điện sẽ là hướng phát triển tích cực trong tương lai gần. Do đó việc nghiên cứu tính toán CBHD: TS. Trần Thanh Thưởng HVTH: Huỳnh Thanh Bảnh 6
21. Luận văn thạc sĩ: Nghiên cứu một số giải pháp tiết kiệm nhiên liệu và giảm ô nhiễm môi trường trên xe gắn máy chuyển đổi động cơ xe gắn máy điện vốn tồn tại nhiều hạn chế sang động cơ điện – nhiệt vốn tiêu tốn ít nhiên liệu nhằm giảm ô nhiễm môi trường là nhu cầu cấp thiết mang tính thời sự. Thành công của đề tài sẽ đem lại lợi ích thiết thực cho người sử dụng, đồng thời góp phần làm giảm ô nhiễm môi trường. Thuyết minh của đề tài sẽ được mô tả rõ ràng về cấu tạo, nguyên lý. Sản phẩm của đề tài góp phần đa dạng hóa nguồn tư liệu trong chuyên môn; là tư liệu quan trọng để phục vụ cho việc giảng dạy, nghiên cứu khoa học và triển khai ứng dụng vào sản xuất. CBHD: TS. Trần Thanh Thưởng HVTH: Huỳnh Thanh Bảnh 7
22. S K L 0 0 2 1 5 4