Nghiên cứu một số giải pháp tiết kiệm nhiên liệu và giảm ô nhiễm môi trường trên xe gắn máy

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

1. NGHIÊN CỨU MỘT SỐ GIẢI PHÁP TIẾT KIỆM NHIÊN LIỆU VÀ GIẢM Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG TRÊN XE GẮN MÁY "a study of fuel-saving measures and reduction of environmental pollution on the motorcycle" KS. Huỳnh Thanh Bảnh(1),TS. Trần Thanh Thưởng(2) Trường Đại học Trà Vinh(1), Đại Cao Đẳng GTVT 3(2), Tóm tắt Khan hiếm dần nguồn nhiên liệu truyền thống, giá nhiên liệu ngày một gia tăng và môi trường ngày một ô nhiễm là những vấn đề được xã hội quan tâm. 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. Đặc biệt 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 hiệnsẽ khắc phục được tồn tại cố hữu của xe điện đó là bị khống chế quãng đường đi được do hết bình. Abstract Currently gradually scarcity of traditional fuel sources, increasing fuel prices, serious environmental pollution are serious problems. 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. Specificially, electric energy - heat (electric hybrid car - the heat) combining solutions 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. 1. Giới thiệu nhược điểm cơ bản của xe điện là không đủ năng lượng để vận Trong bối cảnh khan hiếm nhiên liệu và giá dầu tăng cao, hành quảng đường dài hơn ngưỡng cho phép. tình trạng ô nhiễm môi trường do sự phát thải của phương tiện Trong đề tài này, tác giả chọn dòng xe điện Sh milàm xe giao thông cơ giới. Để cải thiện được vấn đề cấp thiết này các thực nghiệm để thực hiện việc nghiên cứu, thiết kế, cải tạo. nhà nghiên cứu trong và ngoài nước đã tập trung nghiên cứu Sau khi nghiên cứu kết cấu và các chế độ hoạt động của xe Sh và đưa ra các giải pháp cụ thể như: phun xăng điện tử FI, phun mi. Tác giả đã lựa chọn giải pháp lắp thêm hệ thống sạc điện LPG, hydro nén, kết hợp hai hay nhiều loại năng lượng trên bổ sung cho accu xe điện nhằm mục đích tăng thêm quảng một sản phẩm như xe lai Hybrid . Cụ thể như: đường xe chạy. “Thiết kế xe máy hybrid”, tác giả Bùi Văn Ga – Nguyễn Quân – Nguyễn Hương, tạp chí khoa học và công nghệ Đại học Đà Nẵng số 4(33).2009 [5]. “Nghiên cứu, thiết kế, lắp đặt động cơ lai trên xe gắn máy”, tác giả Phạm Quốc Phong, Trường đại học Bách Khoa Tp. Hồ Chí Minh, 2007. Một số nước như Nhật, Anh và Thái Lan đã chế tạo và tung ra thị trường một số mẫu xe máy hybridvới khả năng giảm khí thải gây ô nhiễm môi trường và tiết kiệm nhiên liệu. Hình 1.2 Xe điện Sh mi 2. Giải pháp thực hiện Qua thống kê tính toán, để tiến hành gia công và lắp tổng thành một xe máy điện – nhiệt ngoài xe nguyên thủy ta cần trang bị thêm các bộ phận sau: 1 động cơ nhiệt, 1 máy Hình 1.1Các mẫu xe máy hybrid của hãng Honda phát điện, 1 bộ dây và ECM của xe PCX, 1 bộ điều khiển dò điện áp accu, 1 bộ sạc accu 48 vôn 20 Ah, gia công thêm các Nhằm mục đích tiết kiệm nhiên liệu và giảm ô nhiễm môi khớp dẫn động và lắp ráp hệ thống trường trên xe gắn máy, tác giả đã thực hiện đề tài “Nghiên cứu một số giải pháp tiết kiệm nhiên liệu và giảm ô nhiễm môi trường trên xe gắn máy”. Đề tài được thực hiện tại trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật thành phố Hồ Chí Minh trong năm 2014. Với nội dung nghiên cứu tập trung vào việc thiết kế, lắp đặt và cải tiến thêm trên sản phẩm xe điện thuần túy thành sản phẩm xe lai điện – nhiệt nhằm mục đích khắc phục những
2. Hình 2.1 Sơ đồ khối tổng quan hệ thống xe điện - nhiệt Hình 2.4Hình chụp truyền động dẫn động máy phát 2.1 Chọn động cơ nhiệt Trong phương án phối hợp động lực cho xe máy lai điện - 2.4 Thiết kế chế tạo bộ sạc accu nhiệt chúng ta sử dụng động cơ nhiệt làm nguồn động lực dẫn Accu là một thiết bị điện rất cần thiết trên xe. Nó có khả năng động máy phát phát điện để nạp điện cho accu. Trong đề tài tích trữ năng lượng điện dưới dạng hóa năng và phóng điện để này người nghiên cứu chọn động cơ GX100 do hãng Honda cung cấp cho các thiết bị điện sử dụng điện trên xe (còi, xi sản xuất. nhan, đèn thắng, động cơ điện, các đèn báo ) dưới dạng điện năng. Hình 2.5Mâm lửa nguyên thủy và mâm lửa đã quấn thêm Hình 2.2Động cơ GX100 2.5 Thiết kế chế tạo bộ điều khiển dò điện áp accu 2.2 Chọn máy phát điện dùng làm nguồn sạc accu Do dung lượng accu là hữu hạn nên sau thời gian vận hành Do yêu cầu của việc nghiên cứu ta cần một máy phát điện có accu sẻ bị sụt áp điều này dẫn đến xe vận hành yếu, tăng tốc công suất lớn nhưng lại có kết cấu nhỏ gọn, để thuận tiện cho không đạt Để nhận biết được điều này ta cần thiết kế một bộ việc lắp ghép nhiều bộ phận lại với nhau. Hệ thống trên xe tay điều khiển dò điện áp, bộ dò này có nhiệm vụ dò liên tục điện ga PCX do hãng Honda sản xuất có thể đáp ứng được các yêu áp trên accu, khi nhận thấy accu đã sụt áp đến một giới hạn cầu sau: nhất định cho trước thì bộ dò lập tức điều khiển khởi động - Kết cấu nhỏ gọn. động cơ nhiệt để kéo máy phát phát điện nạp bù cho accu. - Điện áp phát ra lớn. - Có thể ứng dụng để đề ngược lại động cơ dẫn động máy phát mà không cần thiết kế thêm máy đề. Thuận tiện cho viêc bố trí trong không gian nhỏ hẹp. - Hiệu suất chuyển đổi cơ năng thành điện năng cao. - Công suất phù hợp với nhu cầu sử dụng. Hình 2.5Hình chụp board điều khiển 2.6 Đấu dây hệ thống Như đã biết trên xe PCX khi đề xong thì rơ le sạc đóng lại cấp dòng sạc rất lớn để nạp cho accu 12 vôn nhưng trong hệ thống thực tại trên xe lai điện - nhiệt ta cần sạc cùng lúc cho 4 accu do đó việc sử dụng dòng sạc 12 vôn thông qua ECM tạm thời Hình 2.3Vô lăng, mâm điện [12] không sử dụng. Để thực hiện điều này ta cần thiết kế hệ thống 2.3 Thiết kế khớp nối dẫn động máy phát điều khiển đóng / ngắt 3 pha ngay phía trước ECM. Tác giả chọn việc lắp vô lăng quay ngược ta ngoài động cơ để giải quyết được vấn đề chiều quay của động cơ dẫn động và chiều quay của vô lăng, có thể điều khiển dễ dàng vấn đề đề ngược động cơ dẫn động, kế đến là chiều dài tổng thể của động cơ và máy phát được rút ngắn và phương án này được chọn để thiết kế.
3. Số lần thử 1 2 3 4 5 Trung bình Điện áp 54 55 55.5 54 54.7 54.64 lúc đầu Điện áp 41 41.5 41 41.7 41.4 41.32 lúc sau Số kw/h 2.65 2.6 2.7 2.55 2.65 2.63 Hình 2.6Sơ đồ đấu dây toàn hệ thống Nguyên lý hoạt động của hệ thống sạc đầy Bật công tắc xe K3 có dòng tiếp điểm K3 kín cấp Số km 44 45 46 45 45.5 45.1 nguồn 12 vôn đến bộ dây PCX, nguồn nuôi vi điều khiển. Khi bộ vi điều khiển có nguồn, chương trình đã lập trình trong đi được vi điều khiển tự động thực hiện các chức năng đã cài đặt theo các tham số ngõ vào bao gồm: tín hiệu điện áp của bộ nguồn 3.2 Thử nghiệm quảng đường đi được khi sử dụng năng 48 vôn; tín hiệu tần số của động cơ đốt trong. lượng xăng Điều khiển đề động cơ: khi điện áp bình 48 vôn giảm xuống Bảng 3.2 Bảng số liệu thử nghiệm quãng đường đi được khi thấp hơn điện áp giới hạn (được xác định bằng thực nghiệm) ở sử dụng động cơ nhiệt mức ngưỡng 45 vôn. Vi điều khiển thực hiện đồng thời hai thao tác ở ngõ ra gồm: cho phép có lửa; điều khiển đề. Số lần thử 1 2 3 4 TB Cuộn K1 có dòng K1 hở cho phép có lửa. Số km đi được 13.8 14.2 13.6 13.7 13.825 Cuộn K2 có dòng K2 kín kích hoạt chức năng đề của PCX, đồng thời đóng mạch 3 pha nhờ K4. Tín hiệu điều khiển Số nhiên liệu 250 250 250 250 250 đề cho phép cuộn K2 đóng trong khoảng thời gian từ (1 - 5) giây. Nếu động cơ chưa nổ thì hệ thống điều khiển ngưng đề tiêu hao (ml) 60 giây. Sau đó tự động đề lập lại chu trình nhiều lần cho đến khi động cơ nổ máy. Trong chu trình đề máy nếu động cơ đốt Từ bảng số liệu trên ta tính ra tổng số km đi được cho 1.000 trong nổ, tín hiệu tần số gởi đến mạch vi điều khiển, mạch này ml (1 lít) nhiên liệu là 55.3 km / 1 lít xăng. điều khiển ngắt đề cưỡng bức ngay cả khi thời gian chu trình Vậy với 24.810 đồng chi phí ta đi được quãng đường 55.3 km nhỏ hơn 5 giây. Chức năng đề bằng tay được lắp đặt dự phòng để phòng ngừa ứng với 448.64 đồng / 1km rủi ro trong quá trình hoạt động của xe mạch nhận dạng và 3.3 Thử nghiệm đánh giá chỉ tiêu ô nhiễm môi trường điều khiển dùng vi điều khiển bị hư hỏng. Người sử dụng xe Bảng 3.3 Bảng số liệu so sánh kết quả đo đạt khí xả vẫn co thể cho động cơ đốt trong hoạt động để cấp điện cho xe tiếp tục hành trình bằng cách bấm nút đề bằng tay. Việc đề chỉ ngừng sau khi buông nút đề. Nồng độ CO HC 3. Kết quả thực nghiệm Chuẩn 4.5 1.200 Sau khi nghiên cứu lắp đặt tổng thành xe máy lai điện – nhiệt ta tiến hành thử nghiệm để đo đạt kết quả. Xe Future neo 1.976 524.6 3.1 Thử nghiệm quảng đường đi được khi sử dụng năng Xe điện - nhiệt 2.086 89.6 lượng accu Từ bảng số liệu 3.1 ta nhận thấy để đi được 45.1 km ta cần 2.63 kW.h điện cho một lần sạc đầy, theo giá bán lẻ điện sinh Từ kết quả bảng 3.3 ta nhận thấy rằng các trị số đo đạt được hoạt từ ngày 1/6/2014 với thời giá hiện nay 1kw/giờ điện có trên xe điện – nhiệt đều nằm trong khung cho phép về mức độ giá bán là 2.136 đồng. Vậy giá điện cho một lần sạc đầy: 2.63 x 2.136 = 5.618 VND. phát thải ô nhiễm qui định ở mức 2, điều này chứng tỏ xe điện Bảng 3.1 Bảng số liệu thử nghiệm quãng đường đi được khi – nhiệt đảm bảo các chỉ tiêu về bảo vệ môi trường. sử dụng accu 4. Kết luận và hướng nghiên cứu tiếp theo Sau một thời gian nghiên cứu, thiết kế, chế tạo cùng với sự hỗ trợ, giúp đỡ nhiệt tình của chuyên gia và đồng nghiệp về mặt kỹ thuật, đề tài đã hoàn thành thử nghiệm đo đạt đạt được một số kết quả sau.
4. - Đã lựa chọn được động cơ, máy phát điện phù hợp và có thể - Jeffrey Travis and Jim Kring, LabVIEW For thực hiện được hai chức năng tích hợp là đề và sạc. Tự động EveryoneGraphical Programmimg Made Easy and Fun, Third hóa hệ thống dò điện áp trên accu tự động, và khởi động động Edition,Prentice Hall, 2006 - Gary Johnson, Richard Jennings, LabVIEW cơ nhiệt nạp bù khi accu “đói” hoặc tự động tắt máy khi accu Graphical Programming, Publisher: McGraw-Hill đã được nạp gần “no”. Sản phẩm xe máy điện – nhiệt vận hành Professional; 4th edition, 2006. ổn định có sự phối hợp nhịp nhàng giữa điện và nhiệt và các thành phần cơ khí điện tử ứng dụng trên xe. -Việc thực nghiệm một số chỉ tiêu trên xe sản phẩm và cho kết quả sau: Thông tin lên lạc người chịu trách nhiệm bài viết: + 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 Họ tên: Huỳnh Thanh Bảnh tục hoạt động bằng nhiên liệu xăng đạt được quãng đường Đơn vị: Trường Đai học Trà Vinh 55.3 km/1 lít nhiên liệu (24.810 VNĐ). Trong khi đó nếu sử Điện thoại: 0944.311.311 dụng dòng xe gắn máy chạy xăng thuần túy kiểu xe số với 100 km chi phí là 2 lít (49.610 VNĐ). Email: banhhuynh@gmail.com + Kiểm tra mức độ phát thải khí xả ô nhiễm, hàm lượng khí xả Xác nhận của GV hướng dẫn: (hàm lượng HC = 89,6 ppm) thấp hơn so với xe Future neo đối chứng (hàm lượng HC = 524.6 ppm). Hướng nghiên cứu tiếp theo + Sử dụng supercapacitor (siêu tụ điện); + Sử dụng pin lithium; + Tích hợp tính năng nạp bằng năng lượng mặt trời; + Sử dụng hộp giảm tốc để tăng tốc độ quay cho máy phát. TÀI LIỆU THAM KHẢO [1]. Bộ tài nguyên và môi trường: Báo cáo môi trường quốc gia năm 2007 – Môi trường không khí đô thị Việt Nam, công bố ngày 12/8 2008. [2]. Tạp chí ô tô xe máy Việt Nam, số 129, tháng 5/2013 [3]. Vietnam.autoexpo.com. [4]. GS. TSKH: Bùi Văn Ga, Sử dụng LPG trên XGM và xe buýt nhỏ, Trung tâm Nghiên cứu Bảo vệ Môi trường - Đại học Đà Nẵng, 2002. [5]. Bùi Văn Ga, Nguyễn Quân, Nguyễn Hương, Tập chí Khoa học và Công nghệ, Đại học Đà Nẵng, số 4, 2009. [6]. Tập chí Khoa học và Công nghệ, Bộ Giao thông Vận tải, Kiểm soát khí thải mô tô xe máy để giảm thiểu ô nhiễm không khí, ngày 20/8/2008. [7]. Tuoitre.VN. [8]. PGS. TS Đỗ Văn Dũng, Hệ thống điện và điện tử trên ô tô hiện đại – Hệ thống điện động cơ, Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP HCM. [9]. Giáo trình Hệ thống điện ô tô, Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP HCM. [10]. Đặng Văn Hòa, Lê Văn Doanh, Kỹ thuật điện, NXB Giáo dục, 2001. [12]. Tài liệu kỹ thuật của Hãng Honda. [13]. Autodaily.VN. - Nguyễn Xuân Sơn, “Giới thiệu về PsoC”, ĐH BK HN, 2010 [11]. Thomas L.Ployd, Principles of electric circults, Prentice – Hall, 2000.
5. BÀI BÁO KHOA HỌC THỰC HIỆN CÔNG BỐ THEO QUY CHẾ ĐÀO TẠO THẠC SỸ Bài báo khoa học của học viên có xác nhận và đề xuất cho đăng của Giảng viên hướng dẫn Bản tiếng Việt ©, TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HỒ CHÍ MINH và TÁC GIẢ Bản quyền tác phẩm đã được bảo hộ bởi Luật xuất bản và Luật Sở hữu trí tuệ Việt Nam. Nghiêm cấm mọi hình thức xuất bản, sao chụp, phát tán nội dung khi chưa có sự đồng ý của tác giả và Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP. Hồ Chí Minh. ĐỂ CÓ BÀI BÁO KHOA HỌC TỐT, CẦN CHUNG TAY BẢO VỆ TÁC QUYỀN! Thực hiện theo MTCL & KHTHMTCL Năm học 2016-2017 của Thư viện Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Tp. Hồ Chí Minh.