Nghiên cứu tối ưu hóa quá trình hoạt động xe gắn máy tại việt nam

Chương II: Khảo sát tình hình giao thông đường bộ và mức độ ô nhiễm do khí thải của xe gắn máy tại Việt Nam.. Trong quá trình hoạt động của xe gắn máy tại Việt Nam các nhân tố mà vi điề

VŨ VIỆT THẮNG

NGHIÊN CỨU TỐI ƯU HÓA QUÁ TRÌNH HOẠT ĐỘNG XE GẮN MÁY TẠI VIỆT NAM

Chuyên ngành : Kỹ Thuật Ôtô-Máy Kéo Mã số: 60.52.53

LUẬN VĂN THẠC SĨ

Cán bộ hướng dẫn khoa học : PGS.TS ĐỖ VĂN DŨNG Ký tên:

Cán bộ chấm nhận xét 1 : ……….…… Ký tên:

Cán bộ chấm nhận xét 2 : ……… Ký tên:

Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN THẠC SĨ TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA, ngày tháng năm 2006

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ

Họ tên học viên : VŨ VIỆT THẮNG Phái : Nam

Ngày, tháng, năm sinh : 28-9-1978 Nơi sinh :Hải Hưng

Chuyên ngành : Kỹ Thuật Ôtô- Máy Kéo MSHV: 01303299

I- TÊN ĐỀ TÀI :

NGHIÊN CỨU TỐI ƯU HOÁ QUÁ TRÌNH HOẠT ĐỘNG XE GẮN MÁY

HOẠT ĐỘNG TẠI VIỆT NAM II- NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG :

1 Chương I: Tổng quan

2 Chương II: Khảo sát tình hình giao thông đường bộ và mức độ ô nhiễm do khí thải

của xe gắn máy tại Việt Nam

3 Chương III: Cơ sở lý thuyết hệ thống đánh lửa điện dung

4 Chương IV: Cơ sở lý thuyết vi điều khiển

5 Chương V : Thiết kế chế tạo hệ thống đánh lửa theo lập trình

6 Chương VI: Thực nghiệm hệ thống đánh lửa có lập trình

III- NGÀY GIAO NHIỆM VỤ : 06-01-2005

IV- NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 10-10-2005

V - HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN : PGS.TS ĐỖ VĂN DŨNG

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN CHỦ NHIỆM NGÀNH BỘ MÔN QUẢN LÝ CHUYÊN NGÀNH

PGS.TS.ĐỖ VĂN DŨNG PGS.TS.PHẠM XUÂN MAI NGÔ XUÂN NGÁT

Nội dung và đề cương luận văn thạc sĩ đã được Hội Đồng Chuyên Ngành thông qua

Ngày 06 tháng 01 năm 2004

LỜI CẢM TẠ

Với sự nỗ lực của bản thân, cùng với sự giúp đỡ động viên khuyến khích của cơ quan, gia đình, các thầy cô và các bạn cùng lớp cao học khoá 14 ngành Ôtô- Máy kéo đã giúp tôi hoàn thành luận án tốt nghiệp này

Trước tiên, Tôi vô cùng biết ơn sự tận tình hướng dẫn của Thầy PGS.TS Đỗ

Văn Dũng Thầy đã luôn động viên giúp đỡ Tôi từ những ngày đầu thực hiện đề

tài luận án Xin chân thành cảm ơn tất cả những gì Thầy đã truyền đạt và dạy dỗ cho Tôi

Tôi xin chân thành cảm ơn tất cả quý Thầy, Cô trường Đại Học Bách Khoa thành phố Hồ Chí Minh, khoa Kỹ Thuật Giao Thông, bộ môn Ô tô – Máy Động Lực đã tận tình giảng dạy và truyền đạt kiến thức cũng như kinh nghiệm quý báu trong suốt hai năm học vừa qua

Con xin cảm ơn cha, mẹ đã giúp đỡ, động viên, tạo mọi điều kiện cho con trên con đường học vấn

Một lần nữa tôi xin chân thành cảm ơn !

Tp.HCM ngày 05 tháng 10 năm 2005

Học viên thực hiện

MỤC LỤC TÓM TẮT

LỜI CẢM ƠN

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN 1

1.1 Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước 1

1.2 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 2

1.3 Ý nghĩa khoa học và tính thực tiễn của đề tài 3

1.4 Phương pháp nghiên cứu 3

1.5 Kết luận 4

CHƯƠNG 2 KHẢO SÁT TÌNH HÌNH GIAO THÔNG ĐƯỜNG BỘ VÀ MỨC ĐỘ Ô NHIỄM DO KHÍ THẢI XE GẮN TẠI VIỆT NAM 5

2.1 Khảo sát tình hình giao thông đường bộ tại Việt Nam 5

2.1.1 Tình hình giao thông đ ươ øng bộ tại Việt Nam chủ yếu xét ơ û một số thành phố lơ ùn 5

2.1.2 Một số giải pháp cho vấn đ ề giao thông đ ươ øng bộ tại Việt Nam 11

2.2 Chuẩn ô nhiễm môi trường 13

2.2.1 Chuẩn ô nhiễm môi trươ øng cho phươ ng tiện giao thông đ ươ øng bộ tại các nươ ùc phát triển 13

2.2.2 Chuẩn ô nhiễm môi trươ øng cho phươ ng tiện giao thông đ ươ øng bộ tại Việt Nam 17

2.3 Tình hình ô nhiễm do khí thải của xe gắn máy tại Việt Nam 18

2.3.1 Mức độ ô nhiễm do giao thông công cộng 18

2.3.2 Quá trình gây ô nhiễm do xe gắn máy 19

2.3.2.1 Quá trình cháy của đ ộng cơ 19

2.3.2.2 Quá trình hoạt đ ộng khi xe lưu thông trên đ ươ øng 21

2.3.2.2.1 Quá trình cắt nhiên liệu khi giảm tốc 21

2.3.2.2.2 Dừng đ ộng cơ khi xe đ ỗ quá lâu 21

2.3.3 Mức độ tăng trưởng và sử dụng xe gắn máy tại Việt Nam 22

2.3.4 Mức độ ô nhiễm do xe gắn máy gây ra ở Việt Nam 23

2.4 Nhận xét 25

2.5 Lựa chọn các phương án kĩ thuật làm giảm mức độ gây ô nhiễm và tiêu hao nhiên liệu của động cơ xe gắn máy hoạt động tại Việt Nam 26

2.5.1 Khảo sát hiện trạng xe gắn máy tại Việt Nam 26

2.5.1.1 Loại xe thông dụng tại Việt Nam 26

2.5.1.2 Hệ thống nạp thải 28

2.5.1.3 Hệ thống nhiên liệu 28

2.5.1.4 Hệ thống đ ánh lửa 29

2.5.2 Các giải pháp kỹ thuật giảm tiêu hao nhiên liệu và ô nhiễm môi trường của xe gắn máy tại Việt Nam 30

2.5.2.1 Thay đ ổi kết cấu đ ộng cơ đ ể tối ưu quá trình nạp thải 30

2.5.2.2 Thay đ ổi hệ thống cung cấp nhiên liệu 30

2 5.2.3 Xử lý khí thải sau khi ra khỏi đ ộng cơ 31

2.5.2.4 Thay đ ổi nhiên liệu truyền thống 31

2.5.2.5 Hạn chế của những phươ ng pháp trên 31

2.6 Chọn giải pháp tối ưu hoạt động xe bằng cách điều khiển hệ thống đánh lửa trong điều kiện Việt Nam 32

CHƯƠNG 3 LÝ THUYẾT HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA ĐIỆN DUNG .36

3.2 Phương trình mô tả quá trình phóng, nạp của tụ điện trong hệ thống

đánh lửa CDI 38

3.2.1 Quá trình nạp tụ 38

3.2.2 Quá trình phóng đ iện của tụ C1 41

CHƯƠNG 4 CƠ SỞ LÝ THUYẾT VI ĐIỀU KHIỂN 46

4.1 Giới thiệu khái quát về họ vi điều khiển MSC-51 46

4.2 Giới thiệu vi điều khiển AT89C52 47

4.2.1 Sơ đồ các chân 48

4.2.2 Sơ đồ khối 49

4.2.3 Chức năng các chân 50

4.2.4 Khảo sát các khối nhớ bên trong 89C52 57

4.2.5 Bộ định thời (timer) và các ngắt 60

4.2.5.1 Bộ đ ị nh thơ øi (timer) 60

4.2.5.2 Hoạt đ ộng ngắt (Interrupt) 61

4.3 Chương trình ngôn ngữ Assembly của 89C52 64

CHƯƠNG 5 THIẾT KẾ CHẾ TẠO IC ĐÁNH LỬA THEO LẬP TRÌNH (CHO XE GẮN MÁY SỬ DỤNG HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA CDI) .65

5.1 Khảo sát sự cấp xung dao động trong mâm điện của xe gắn máy 65

5.1.1 Nguồn nạp tụ 65

5.1.2 Nguồn xung kí ch đ ánh lửa 66

5.2 Nội dung điều khiển và phương pháp thực hiện 69

5.2.1 Điều khiển đánh lửa động cơ xe gắn máy tại Việt Nam 70

5.2.1.1 Khảo sát một số góc đ ánh lửa thực tế trên xe gắn máy tại Việt Nam

70

5.2.1.2 Cơ bản về đ ánh lửa theo lập trình 71

5.2.1.3 Tìm góc đ ánh lửa tối ưu cho đ ộng cơ xe gắn máy hoạt đ ộng tại Việt Nam 74

5.2.2 Chọn linh kiện với điều kiện tại Việt Nam 75

5.2.3 Thực hiện mạch đánh lửa theo lập trình 78

CHƯƠNG 6 THỰC NGHIỆM HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA CÓ LẬP TRÌNH .81

6.1 Mục đích thực nghiệm 81

6.2 Quá trình tiến hành thực nghiệm 81

6.2.1 Nội dung cần thực nghiệm 81

6.2.2 Dụng cụ làm thực nghiệm 82

6.3 Tiến hành thực nghiệm 86

6.4 Kết quả 93

KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI 101

TÀI LIỆU THAM KHẢO 103

PHỤ LỤC 104

Chương 1

TỔNG QUAN

1.1 Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước

Ngày nay khi những con robot có thể thay thế những động tác cử chỉ của con người có thể khẳng định chúng ta đang bước vào một thế kỷ mới, thế kỷ mà kỹ thuật số đang khẳng định vị trí của mình, thế kỷ mà sự ra đời của các bộ vi điều khiển ngày càng hoàn thiện và làm việc với tốc độ cao, chính xác

Nền công nghiệp Ôtô trên thế giới đã có từ lâu đời và họ cũng không quên trang bị cho nghệ Ôtô những tính năng ưu việt của vi điều khiển Vì thế những chiếc xe vừa tiên nghi sang trọng, kinh tế mà lại giảm thiểu tối đa về ô nhiễm môi trường đã không còn xa lạ ở những nước phát triển

Riêng ở Việt Nam hiện nay, chúng ta đang trên đường công nghiệp hóa, hiện đại hóa mà trong đó ngành công nghiệp ôtô, xe máy là một trong những ngành giữ vai trò chủ đạo Tuy nhiên do cơ sở hạ tầng cộng với nhu cầu đi lại ở nước ta ( đặc biệt là xe gắn máy) và một vài yếu tố khách quan khác đã tạo nên một số tồn đọng cần được giải quyết:

+ Mật độ giao thông quá dày đặc tình trạng ách tắc giao thông dễ dàng xảy ra⇒ thời gian lưu thông xe trên đường sẽ lâu hơn, dẫn đến

→ Tiêu hao nhiên liệu / 1xe nhiều hơn bình thường

→ Mức độ ô nhiễm / 1xe nhiều hơn bình thường

+ Hầu hết các xe môtô 2 bánh chưa tối ưu hóa hoạt của hệ thống đánh lửa

→ Góc đánh lửa sớm gần như cố định

→ Đánh lửa 2 lần trong 1 chu kỳ máy

Các nhân tố trên đã thôi thúc tác giả thực hiện đề tài: “ Nghiên cứu tối ưu hóa quá trình hoạt động của gắn máy tại Việt Nam”

1.2 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

Phát triển giao thông công cộng, giảm thiểu ô nhiễm môi trường, giảm tiêu hao nhiên liệu, tăng tính năng động cơ đang là các vấn đề đã và đang cần phải giải quyết Đồng thời, để phát triển ngành công nghiệp Ôtô-xe máy ở nước ta hiện nay, một trong những vấn đề mà bộ công nghiệp nhận định là Việt Nam có thể sản xuất

xe máy 100% nội địa

Trong quá trình hoạt động của xe gắn máy tại Việt Nam các nhân tố mà vi điều khiển có thể giải quyết được các vấn đề như:

+ Tắt máy động cơ khi xe dừng quá lâu (dừng xe đèn đỏ, hoặc kẹt xe)

+ Điều khiển góc đánh lửa sớm theo chế độ và tốc độ của động cơ

+ Điều khiển động cơ chỉ đánh lửa ở cuối kì nén

+ Hạn chế khả năng mất xe

Vì thế, việc tính toán, thiết kế, chế tạo mạch ứng dụng vi điều khiển nhằm tối ưu hóa quá trình hoạt động xe mô tô 2 bánh tại Việt Nam là vô cùng cần thiết

Do thời gian thực hiện đề tài không nhiều nên trong quá trình tối ưu hoá hoạt động của xe gắn máy chỉ thực hiện hai nội dung quan trọng nhất đó là:

+ Điều khiển góc đánh lửa sớm theo chế độ và tốc độ của động cơ

+ Điều khiển động cơ chỉ đánh lửa ở cuối kì nén

Phạm vi nghiên cứu của đề tài:

Xe gắn máy 100cc của một số hãng xe uy tín tại Việt Nam như Honda, SYM,

Hệ thống đánh lửa xe Honda Dream 100cc của Thái Lan sản xuất

1.3 Ý nghĩa khoa học và tính thực tiễn của đề tài

Việc xây dựng và qui hoạch đô thị để giải quyết vấn đề ùn tắc giao thông tại Việt Nam là một bước phát triển lâu dài và khó khăn Trong khi đó, số lượng xe gắn máy đang gia tăng một cách nhanh chóng, nhất là tại Hà Nội và TPHCM, đã gây ra các hệ quả về ô nhiễm môi trường và tiêu thụ nhiên liệu

Vì vậy, nghiên cứu tìm cơ chế hoạt động tối ưu cho động cơ xe gắn máy với điều kiện Việt Nam để giảm ô nhiễm môi trường và giảm tiêu thụ nhiên liệu là vấn đề cần thiết và cấp bách

Mức ô nhiễm cao do xe gắn máy tại Việt Nam gây ra chủ yếu là do hoạt động của động cơ chưa được tối ưu hóa Ngày nay, với sự trợ giúp của vi điều khiển

ta có thể tối ưu hoá hoạt động của động cơ theo chương trình

Mạch tối ưu bằng vi điều khiển có thể ứng dụng cho các hãng xe có uy tín tại Việt nam như Honda, Suzuki, Yamaha, Piagio, SYM, và các loại xe Trung quốc hiện nay

Trong quá trình nghiên cứu, sẽ được tiếp cận với các lý thuyết đánh lửa, về điều khiển động cơ và các thiết bị phần cứng của vi điều khiển, cũng như được tiếp cận với những phần mềm khoa học

1.4 Phương pháp nghiên cứu

Trong quá trình thực hiện đề tài các phương pháp nghiên cứu sau đây đã được sử dụng:

+ Phương pháp nghiên cứu tài liệu

+ Phương pháp thực nghiệm

+ Phương pháp xử lý số liệu thực nghiệm

+ Phương pháp thiết kế mạch

+ Phương pháp lập trình vi điều khiển

Nội dung nghiên cứu bao gồm:

+ Khảo sát hiện trạng giao thông tại TPHCM

+ Khảo sát quá trình hoạt động của xe gắn máy trong điều kiện Việt Nam + Khảo sát hệ thống đánh lửa, đo đạc các thông số về tiêu hao nhiên liệu và

ô nhiễm môi trường trong quá trình đánh lửa của động cơ xe gắn máy

+ Chế tạo bộ đánh lửa động cơ xe gắn máy có giao tiếp với máy tính dựa trên kết quả đo đạc ban đầu

+ Thực nghiệm theo các chế độ hoạt động của xe với từng góc đánh lửa khác nhau Nạp góc đánh lửa vào vi điều khiển

+ Đánh giá và so sánh kết quả

1.5 Kết luận

Đề tài tập trung giải quyết vấn đề mang tính cấp bách và có ý nghĩa thực tiễn cao, hỗ trợ tích cực những hạn chế còn tồn đọng trong quá trình hoạt động của xe gắn máy trong điều kiện Việt Nam

Chương 2

KHẢO SÁT TÌNH HÌNH GIAO THÔNG ĐƯỜNG BỘ VÀ MỨC ĐỘ Ô NHIỄM

DO KHÍ THẢI CỦA XE GẮN MÁY TẠI VIỆT NAM 2.1 Khảo sát tình hình giao thông đường bộ tại Việt Nam

2.1.1 Tình hình giao thông đường bộ tại Việt Nam chủ yếu xét ở một số thành phố lớn

Ở thành phố Hồ Chí Minh

Chiều dài đường phố:

TP.HCM hiện có khoảng 2.600 con đường, với chiều rộng trung bình 6,5m

Bảng 2.1 : Mật độ đường tại các quận huyện nội, ngoại thành

Mật Độ Chiều Dài

Tân Bình+Tân Phú 45,80 177,2 1296

Hệ thống tín hiệu điều khiển giao thông:

Giao thông tại TP.HCM là dòng xe di chuyển hỗn hợp bao gồm nhiều loại

phương tiện với vận tốc khác nhau và do mạng lưới giao thông chưa hoàn chỉnh nên nhiều nút giao thông được điều khiển bằng tín hiệu một cách độc lập Tại các nút

này, thời gian một cho kỳ đèn được xác lập thường bằng kinh nghiệm của người

điều khiển giao thông, thường thì thời gian cho một chu kỳ là 60 giây và thời gian

tồn tại đèn xanh khoảng một nửa chu kỳ, đèn vàng khoảng 3 giây

Thêm vào đó, giữa các ngã tư liền kề không có sự phối hợp và hỗ trợ cho

nhau Vì vậy, tình trạng ùn tắc giao thông thường hay lan rộng ra các nút khác khi

một trong những nút giao thông gần đó bị ùn tắc Ngoài ra, TP.HCM vẫn chưa tìm

ra biện pháp hữu hiệu nào nhằm điều tiết có hiệu quả tình hình gia tăng đột biến

của lượng phương tiện trong những năm vừa qua

Hệ thống phương tiện giao thông:

Hệ thống phương tiện giao thông đường bộ ở TP.HCM chủ yếu là phương tiện ôtô, xe gắn máy 2 bánh, 3 bánh Các loại phương tiện hiện đại, tốc độ cao vẫn chưa có Chiếm nhiều nhất trong các loại phương tiện trên là xe máy, vì đây là loại phương tiện cơ động và tiện lợi nhất hiện nay

Hình 2.1: Giao thông giờ thấp điểm

Hình 2.2: Giao thông giờ cao điểm

Bảng 2.2: Số lượng phương tiện cá nhân các năm của TP.Hồ Chí Minh

Năm Loại xe Diễn giải

1998 1999 2000 2001 2002 2003 6/2004

Số lượng xe(triệu) 1,274 1,451 1,669 1,90 2,20 2,54 2,550

Xe máy Tỷ lệ tăng trưởng

(%) 13,89 15,02 13,8 15,79 15,5Số lượng xe(ngàn) 118 133 149,7 168 196,7 221 239,5

triệu chiếc

Biểu đồ 2.2: Tỷ lệ tăng trưởng phương tiện cá nhân của TP.Hồ Chí Minh

15.5 15.79

13.8 15.02 13.89

Quãng đường di chuyển và lượng tiêu thụ nhiên liệu cho xe gắn máy :

Tổng km đi lại của người dân TP.HCM : 5.000.000x1,8x2,9= 26.100.000 km/ngày (với hệ số đi lại trung bình là 1,8 lượt/ngày và cự ly trung bình của mỗi lượt:2,9 km) Lượng tiêu thụ nhiên liệu cho xe gắn máy là 0,03l/km

Tỷ lệ xe gắn máy là 64% và số người trên xe gắn máy là 1,4 người/xe thì lượng xăng tiêu hao một ngày cho xe gắn máy là:

64% x 26.100.000 x (0.03/1,4) = 357.942 (lít)

Ở Hà Nội

Trước đây ở Hà nội chiều rộng lòng đường chỉ từ 5-16m Khoảng cách giữa các ngã 3, ngã 4 chỉ từ 80- 170m Do đường hẹp và có nhiều ngã 3, ngã 4 nên tốc độ quá thấp, như ở Hà nội tốc độ ô tô không vượt quá 35km/h

Thành phố không đủ lối thoát ra các nơi, như Hà nội chẳng hạn, đi phía bắc chỉ một đường độc đạo, tây- một đường, tây nam – một đường, nam một đường Do

đó, tại các đường vào thành phố, lưu lượng xe cộ rất lớn so với các đường khác, đồng thời do đường hẹp nên thường bị tắt nghẽn giao thông

+ Mạng lưới đường phố chưa phát triển, phân bố không đều, chỉ tiêu về đường xá rất thấp

Ở Hà Nội, trong khoảng một km cách trung tâm (lấy tháp rùa làm tâm), mật độ rất cao, bằng 14,03 km/km2 cách 2km chỉ còn 6,17km/km2 cụ thể xem bảng 1 sau

Bảng 2.3: Hiện trạng mạng lưới đường phố của thành phố Hà nội

Khu vực

km cách

trung tâm

Diện tích khu vực

km2

Chiều dài đường phố km

Mật độ đường phố km/km2

Diện ttích bình quân lòng đường

Diện tích hè lát bình quân m2/ người

Chiều rộng trung bình lòng đường m

44,056 58,114 30,36 21,74 16,075 13,910

14,03 6,17 1,93 0,82 0,57 0,40

3,98 3,47 1,74 2,00 1,62 2,32

2,26 0,84 0,30 0,13

-

-

9,22 9,39 7,76 6,69 6,86 7,50

cho 6 khu

vực

2.1.2 Một số giải pháp cho vấn đề giao thông đường bộ tại Việt Nam

Tăng cường nhận thức xã hội về giao thông đô thị :

Quản lý – phát triển cơ sở hạ tầng giao thông và nhu cầu giao thông

- Xây dựng và phát triển cơ sở hạ tầng

- Tăng cường quản lý nhằm phục vụ nhu cầu giao thông:

Lộ Trình Cắt Giảm Phương Tiện Giao Thông Cá Nhân:

-Tuyên truyền, vận động giảm sử dụng phương tiện giao thông cá nhân

- Lộ trình giảm phương tiện giao thông cá nhân :

Phát triển vận tải hành khách công cộng

- Tăng năng suất hoạt động:

-Nâng cao chất lượng phục vụ:

Phát triển khoa học công nghệ

Tăng cường năng lực quản lý trong ngành giao thông

Như chúng ta biết, nạn ùn tắc giao thông không chỉ xảy ra ở Việt Nam mà hầu hết trên các nước kém và đang phát triển Một trong những nguyên nhân chính là ta không có tầm nhìn chiến lược ở cấp vĩ mô, ta thường tập trung phát triển bằng mọi giá mà năng lực của nhà hoạch định chính sách và quản lý không theo kịp sự phát triển kinh tế và xã hội Trong thời kỳ hội nhập quốc tế, chúng ta hầu như chỉ tập trung nguồn nhân lực nhằm phát triển kinh tế mà quên hay nói đúng hơn là không hề đầu tư cho việc xây dựng năng lực quản lý của các cơ quan quản

lý, trong đó có cơ quan quản lý giao thông đô thị Vì thế một khi nền kinh tế phát triển nó sẽ nảy sinh ra nhiều nhu cầu và kéo theo sự phát triển của hàng loạt các loại hình dịch vụ khác, lúc bấy giờ sẽ có những tác động tiêu cực từ những loại hình dịch vụ này phát sinh và các nhà quản lý lúc đó không thể quản lý được những tác động này theo cách bền vững được vì thiếu năng lực Ví dụ ở đây là sự bùng nổ về xe máy, thế mới thấy tầm quan trọng của vai trò quản lý nhà nước cần can thiệp để kìm hãm lại, nhưng lộ trình áp dụng ra sao cần phải hết sức cân nhắc

2.2 Chuẩn ô nhiễm môi trường

2.2.1 Chuẩn ô nhiễm môi trường cho phương tiện giao thông đường bộ của các nước phát triển

Tổ chức Y tế thế giới (WHO) đã đưa ra tiêu chuẩn về độ ô nhiễm môi trường, ô nhiễm bầu khí quyển có hại cho sức khỏe con người Theo tiêu chuẩn này, nồng độ các chất độc hại trong khí quyển phải nhỏ hơn các trị số sau đây:

Các nước phát triển hầu như đều có các tiêu chuẩn riêng Ví dụ, Mỹ áp dụng các tiêu chuẩn LEV, ULEV và ZEV; châu Âu áp dụng các tiêu chuẩn CEC, EURO; Nhật áp dụng tiêu chuẩn Japan; Trung quốc SERA, EPB… Việt Nam hiện đang áp dụng tiêu chuẩn TCVN 6438/2001 (tiêu chuẩn Việt Nam hiện nay vẫn kiểm tra các thành phần khí thải theo % thể tích, trong khi đó các tiêu chuẩn hiện nay của các nước đều quy định thành phần khí thải tính theo khối luợng mg/m3 và của các

phương tiện tính theo khối lượng mg/km)

Trong tiêu chuẩn của các nước, mức độ khắt khe nhất vẫn là của Mỹ nhất là tiêu chuẩn riêng của Bang California: LEV( Low Emission Vehicles)(xe ít ô nhiễm), ULEV( Ultra Low Emission Vehicles) (xe rất ít ô nhiễm) và ZEV( Zero Emission Vehicles) (xe không ô nhiễm) Tuy nhiên hiện nay các nước có nền công nghiệp

ôtô đều tán thành việc áp dụng tiêu chuẩn châu Âu EURO1, EURO2, EURO3 và EURO4, tương lai sẽ tiến đến EURO5

Ở các nước phát triển

- Đơn vị đo thông dụng: 1 Đo theo thời gian: g/h

2 Đo theo hành trình: g/Mile, g/Km

3 Đo theo thí nghiệm: g/lần

4 Đo theo quy phạm trù: g/kwh

Đo độ bụi, khói : 1 Độ bụi mg/km, mg/m3

2 Độ khói đen: Rb – (Bosch – SZ) Việc quy định giới hạn xả độc cho phép phụ thuộc vào tình hình ô nhiễm thực tế của các nước

Ở các nước công nghiệp ôtô phát triển, người ta các chỉ số phóng khí độc cho phép tuỳ thuộc vào loại xe theo dung tích hoạt động của động cơ, theo loại xe… Tiêu chuẩn liên bang của Mỹ áp dụng cho loại xe du lịch (Bảng 2.4)

Bảng 2.4: Tiêu chuẩn liên bang của Mỹ

Đơn vị: (g/mile); 1 mile=1,6093km

Hình 2.3 Xây dựng các tiêu chuẩn giới hạn ô nhiễm ở Châu Aâu

Bảng 2.5 Tổng hợp các tiêu chuẩn quy định nồng độ khái thải độ hại theo tiêu chuẩn EURO

Bảng 2.5: Giới hạn tiêu chuẩn CO, HC+NO X và bụi PM(Particular

Diesel 0.5 0.3

2005

** 14 nước Châu Âu là : Áo, Bỉ, Đan Mạch, Phần Lan, Pháp, Đức, Ireland, Ý,

Lúc Xăm Bua, Hà Lan, Bồ Đào Nha, Tây Ban Nha, Thuỵ Điển và Anh

Tiêu chuẩn Nhật thì có thể thấy ở dưới bảng 2.6

Tiêu chuẩn khí thải cho xe môtô 2 bánh tại công cộng California:

Bảng 2.7: Tiêu chuẩn khí thải cho xe môtô 2 bánh công cộng tại

California cho các xe có model sau 2003

Tiêu chuẩn cho xe môtô 2 bánh trên 150 (cc) tại Châu Aâu:

Bảng 2.8: Tiêu chuẩn khí thải cho xe môtô 2 bánh trên 150

(cc) tại Châu Aâu năm 2003

Bảng 2.9: Giới hạn tối đa cho phép của thành phần ô nhiễm trong khí thải của các phương tiện vận tải tại Việt Nam

Phương tiện đang sử dụng Phương tiện đăng ký lần

Phương tiện động

cơ xăng

Phương tiện động cơ diesel Mức

-Động cơ 4 kì

-Động cơ 2 kì

-Động cơ đặc biệt

( có kết cấu khác

với động cơ

1200

7800 3300

⇒ Hiện nay ta đang áp dụng TCVN 6438-2001 (Số in đậm trong bảng 2.9)

2.3 Tình hình ô nhiễm do khí thải của xe gắn máy tại Việt Nam

2.3.1 Mức độ ô nhiễm do giao thông công cộng

Ngành giao thông vận tải cũng như ngành công nghiệp nứơc ta đang đứng trước một thách thức lớn: làm thế nào để tiến kịp trình độ khoa học công nghệ tiên tiến, áp dụng được tiêu chuẩn về chế độ ô nhiễm môi trường trong quy trình hội nhập với khu vực ASEAN và thế giới

Những số liệu quan trắc được của Phòng Quản lý môi trường thuộc Sở

KHCN&MT Tp Hồ Chí Minh và của Viện môi trường và tài nguyên Quốc gia thuộc ĐHQG Tp Hồ Chí Minh cho thấy ô nhiễm giao thông đang ở mức cao và có chiều hướng gia tăng Đặc biệt là hai năm gần đây, lượng xe máy Trung Quốc đã ào vào Tp Hồ Chí Minh càng làm cho ô nhiễm do khí thải của các phương tiện giao thông trên địa bàn Tp Hồ Chí Minh càng tăng Theo thống kê của cơ quan hữu quan 80% cảnh sát giao thông bị viêm mũi và viêm đường hô hấp Các chỉ tiêu giới

Bảng 2.10: Ô nhiễm khí thải do giao thông vận tải

Chất phát

thải

Công nghiệp

Giao thông vận tải

Gia đình Khác Tổng cộng

nhiên liệu có chất lượng thấp … nên đã gây ô nhiễm nặng không khí, khói bụi và

tiếng ồn trong đô thị

Các kết quả đo đạc ô nhiễm ở thành phố HCM, đã được công bố cho thấy tại

nhiều nơi mức ô nhiễm do các khí độc hại như COx, NOx, SOx, khói đen, bụi, bụi

chì, tiến ồn … đã vượt mức nhiều lần so với các tiêu chuẩn cho phép

2.3.2 Quá trình gây ô nhiễm do xe gắn máy

2.3.2.1 Quá trình cháy của động cơ

Trong thực tế, dù động cơ làm việc với hỗn hợp nghèo, trong khí xả vẫn có

chứa sản vật cháy không hoàn toàn do hỗn hợp không được hòa trộn đồng đều một

cách lý tưởng hoặc do màng lửa bị dập tắt ở những khu vực xa nến đánh lửa, đặc

biệt là các khe, các hốc của buồng cháy Lượng sản vật cháy không hoàn toàn gia

tăng theo độ đậm đặc của hỗn hợp Và như vậy trong thực tế có một bộ phận hoá năng của nhiên liệu trong hỗn hợp không được biến đổi hoàn toàn thành nhiệt năng để sinh công có ích Cho nên mức độ ô nhiễm khí xả của động cơ xăng 4 kì theo tỉ lệ hòa khí được thể hiện theo biểu đồ sau:

Hình 2.4 Mô tả quá trình ô nhiễm khí thải động cơ xăng 4 kì

Do đặc điểm của nhiên liệu gần như 100% xe gắn máy sử dụng động cơ đánh lửa cưỡng bức vì thế quá trình ô nhiễm của động cơ xe môtô 2 bánh có thể diễn tả theo (hình 2.5) như sau:

Hình 2.5: Mô tả quá trình tạo ô nhiễm khí thải xe gắn máy

Các chất trong sản vật cháy ở trên (hình 2.5) có các chất thải mà chúng ta cần đặc biệt quan tâm và tìm hiểu những yếu tố hình thành nên chúng là CO, HC và

NOx

2.3.2.2 Quá trình hoạt động khi xe lưu thông trên đường

2.3.2.2.1 Quá trình cắt nhiên liệu khi giảm tốc

Để hạn chế nồng độ HC trong giai đoạn động cơ đóng vai trò phanh xe, biện pháp tốt nhất là ngưng cung cấp nhiên liệu Tuy nhiên động tác này có thể dẫn tới điều bất lợi là làm xuất hiện hai điểm cực đại HC: đỉnh cực đại HC ở thời điểm cắt nhiên liệu và điểm cực đại thứ hai khi cấp nhiên liệu trở lại

2.3.2.2.2 Dừng động cơ khi xe đỗ quá lâu

Ở Việt Nam giao thông vào những giờ cao điểm đang là vấn đề nóng bỏng với tình trạng kẹt xe thường xuyên xảy ra có khi lên đến hàng tiếng đồng hồ Chế độ

dừng động cơ hợp lý khi xe chạy trong thành phố có thể làm giảm đồng thời mức độ phát sinh ô nhiễm và suất tiêu hao nhiên liệu

Khi xét đến trường hợp này ta phải xem xét khả năng tiêu hao nhiên liệu của ắc qui trong 1 lần đề thời gian dừng của đèn tính hiệu và khả năng ô nhiễm khi xe bắt đầu khởi động

2.3.3 Mức độ tăng trưởng và sử dụng của xe gắn máy tại Việt Nam

Mức độ tăng trưởng xe gắn máy

Bảng 2.11: Dự báo sự tăng trưởng xe máy

Xu hướng Quy hoạch tổng thể

Năm Tổng số xe

(chiếc)

Số xe/người

Chỉ số tăng trưởng

Tổng số xe(chiếc)

Số xe/người

Chỉ số tăng trưởng

Mức độ sử dụng phương tiện xe gắn máy:

Biểu 2.3: Tỷ lệ sử dụng phương tiện qua khảo sát

Xe con

i â

Xe Buýt 6,93%

Xe đạp 10,82%

Xe máy 79,65%

2.3.4 Mức độ ô nhiễm do xe gắn máy gây ra ở Việt Nam

Hiện nay do nhu cầu đi lại hằng ngày của mọi người là hết sức cần thiết do đó giá thành thấp của xe Trung Quốc (có thể lắp ráp tại Việt Nam) đang chiếm đa số Với số lượng rất đông như vậy tuy nhiên chất lượng xe về mặt khí thải đã được đo trên băng thử xe gắn máy (tại phòng thí nghiệm AVL) và đem so sánh với tiêu chuẩn Việt Nam thì đang ở mức báo động

Bảng 2.12: Thông đã đo cho xe FIMEX Trung Quốc bằng dụng cụ digas 4000:

Kết quả đo trung bình khi xe FIMEX

Operating point IDLE 1 2 3 4 5 6 7 SPEED (rpm) 1290 2975 2305 3525 2410 3770 2970 3415

1 : Vào số 1, đưa xe lên tốc độ 10km/h

2 : Sang số 2, giữ nguyên tốc độ xe ở 10km/h

3 :Giữ nguyên số 2, đưa xe lên tốc độ 20km/h

4 :Sang số 3, giữ nguyên tốc độ xe ở 20km/h

5 :Giữ nguyên số 3, đưa xe lên tốc độ 30km/h

6 Sang số 4, giữ nguyên tốc độ xe ở 30km/h

7 Giữ nguyên số 4, đưa xe lên tốc độ 35km/h

Bảng 2.13: Ô nhiễm do xe gắn máy

Loại xe SO 2 (%) NO X (%) CO(%) CO 2 (%) HC(%) VOC(%)

2.4 Nhận xét

Theo thống kê, các thành phố lớn trên thế giới có lượng CO chiếm 2/3 lượng khí độc ở bầu khí quyển Trong đó 90% là do động cơ ôtô thải ra Các loại khí độc khác như NOx, SO2, SO3…… cũng chiếm phần trăm khá lớn trong tỷ lệ thành phần khí độc trong không khí do động cơ ôtô, xe máy thải ra

Ở nước ta hiện nay với khoảng 800.000 ôtô cộng với khoảng 14 triệu xe máy Theo số lượng của viện chiến lược, Bộ kế hoạch đầu tư và PetroVietNam, năm

2005 này các phương tiện giao thông sẽ tiêu thụ nhiên liệu khoảng 8.629.000 tấn xăng dầu (trong đó bao gồm 2.829.000 tấn xăng và 5.800.000 tấn diesel) Ngoài ra còn hàng trăm tấn dầu hỏa, dầu FO cho các ngành công nghiệp khác nâng tổng số nhiênliệu các loại lên đến gần 13.500.000 tấn Theo lý thuyết để đốt cháy hết hoàn toàn 1kg xăng phải cần đến 15kg không khí, còn đốt cháy hết 1kg diesel, lượng không khí còn tốn nhiều hơn Như vậy trong năm 2005, bầu khí quyển nước ta chắc chắn phải hứng chịu khoảng 210 triệu tấn khí thải! Trong đó có đủ cả các thành phần độc hại CO, CO2, HC, NOX và cả bụi PM! Thật đáng lo ngại

Qua đó cho thấy, nghiên cứu giảm độc hại của khói thải và tiêu thụ nhiên liệu động cơ là nhu cầu bức thiết Mặt khác, những dự báo về nguồn dự trữ sẽ cạn kiệt của dầu mỏ đòi hỏi phải tìm ra các loại nhiên liệu thay thế có lợi cho việc bảo vệ môi trường là hướng đi bắt buộc để hạn chế mặt trái của chiếc xe và phát huy cao độ ưu điểm của loại phương tiện không gì thay thế nổi này

2.5 Lựa chọn các phương án kĩ thuật làm giảm mức độ gây ô nhiễm và tiêu hao nhiên liệu của động cơ xe gắn máy hoạt động tại Việt Nam

2.5.1 Khảo sát hiện trạng xe gắn máy tại Việt Nam:

2.5.1.1 Loại xe thông dụng tại Việt Nam (dung tích động cơ 100cc-125cc)

Hãng suzuki:

Suzuki SmashĐường kính và hành trình làm việc: 53.5mm x48.8mm

Thể tích làm việc: 110cc

Tỉ số nén: 9.5 Làm mát bằng gió Hệ thống khởi động : Giò đạp/điện

Hình 2.6: Xe gắn máy Smash

Suzuki VivaĐường kính và hành trình làm việc: 53.5mm x48.8mm

Thể tích làm việc: 109.7cc

Tỉ số nén: 9.3 Làm mát bằng gió Hệ thống khởi động : Giò đạp/điện

Hình 2.6: Xe gắn máy Viva

Hãng Honda Việt nam:

Honda Wave αĐường kính và hành trình làm việc: 50mm x49.58mm

Thể tích làm việc: 97cc

Tỉ số nén: 9.0 Làm mát bằng gió Hệ thống khởi động : Giò đạp/điện

Hình 2.7: Xe gắn máy Wave α

Honda Super Dream Đường kính và hành trình làm việc: 50mm x49.5mm

Thể tích làm việc: 97cc

Tỉ số nén: 9.0 Làm mát bằng gió

Hình 2.8: Xe gắn máy Super Dream

Hãng Daehan Hàn quốc

Super DaehanDài x rộng x cao: 1790 x 685 x 1095mmThể tích làm việc: 110cc

Tỉ số nén: 9.5 Làm mát bằng gió Hệ thống khởi động : Giò đạp/điện

Hình 2.9: Xe gắn máy Super Daehan

NovaDài x rộng x cao: 1865 x 695 x 1040mm

Thể tích làm việc: 97cc Làm mát bằng gió Hệ thống khởi động : Giò đạp/điện

Hình 2.10: Xe gắn máy Nova

Hãng SYM

Angel 100Dài x rộng x cao: 1880x650x1075mmThể tích làm việc: 97.2cc

Làm mát bằng gió Hệ thống khởi động : Giò đạp/điện

Hình 2.11: Xe gắn máy Angel 100

2.5.1.2 Hệ thống nạp thải

Hệ thống phân phối khí gồm 2 xupap (1hút, 1thải) bố trí kiểu SOHC (single overhead camshaft), dẫn động từ trục khuỷu cho trục cam bằng sên cam

2.5.1.3 Hệ thống nhiên liệu

Mỗi hãng đều có một loại chế hòa khí khác nhau cho hệ thống nhiên liệu của mình và có cùng kiểu hút xuống

A: B×nh gi÷ mùc x¨ng

B: §êng dÉn khÝ tõ bÇu läc giã vµo

C: §êng dÉn x¨ng lªn lç phun

1 Phao, 2 Giclơ, 3 Đường xăng vào, 4 Le gió, 5

Quả ga cùng kim xăng, 6 Hỗn hợp NL đi vào buồng đốt

Hình 2.12: Mặt cắt bộ chế hòa khí xe gắn máy

2.5.1.4 Hệ thống đánh lửa

Hệ thống đánh lửa xe gắn máy hầu như hiện nay tại Việt Nam đều là loại đánh lửa CDI-DC hoặc CDI-AC

Sơ đồ khối hệ thống đánh lửa CDI -AC

xung

IC đánh lửa

Biến áp xung

Bugi đánh lửa

2.5.2 Các giải pháp kỹ thuật giảm tiêu hao nhiên liệu và ô nhiễm môi trường của xe gắn máy tại Việt Nam

2.5.2.1 Thay đổi kết cấu động cơ để tối ưu quá trình nạp thải

Như chúng ta đã biết những bố trí bên trong động cơ đều có ảnh hưởng đến tiêu hao nhiên liệu và ô nhiễm môi trường Ví dụ như:

+ Hình dáng buồng cháy, tỉ số S/D, tỉ số nén, bề mặt piston

+ Đường kính xupap

+ Vị trí bố trí bugi,số lượng và đường kính bugi trong buồng cháy

+ Xécmăng, đệm qui lát

+ Quá trình nạp thải

+ Phương pháp làm mát

…

2.5.2.2 Thay đổi hệ thống cung cấp nhiên liệu

Đối với hệ thống cung cấp nhiên liệu bằng bộ chế hoà khí cho xe gắn máy ta nhận thấy rằng:

+ Tỷ số giữa không khí và xăng chưa thích hợp đối với từng chế độ làm việc của động cơ

+ Xăng chuyển từ trạng thái lỏng qua trạng thái hơi còn kém

+ Hình dáng đường ống nạp chưa tối ưu (hệ số nạp thấp)

Cho nên nếu thay đổi được hệ thống cung cấp nhiên liệu tiên tiến sẽ giúp giải quyết vấn đề ô nhiễm và tiêu hao nhiên liệu 1 cách đáng kể

Hiện nay, những phát triển của hệ thống cung cấp nhiên liệu đang không

2.5.2.3 Xử lý khí thải sau khi ra khỏi động cơ

Trong khi chờ đợi những giải pháp kĩ thuật lý tưởng nhằm hạn chế triệt để các chất ô nhiễm từ trong quá trình cháy thì việc xử lý khí xả bằng xúc tác là biện pháp hữu hiệu nhất để giảm mức độ phát sinh ô nhiễm của động cơ đốt trong

2.5.2.4 Thay đổi nhiên liệu truyền thống

Các giải pháp kĩ thuật cải thiện quá trình cháy và tăng cường xử lí trên đường xả như đã nêu trên chưa đủ để làm giảm một cách triệt để nồng độ các chất ô nhiễm trong khí thải động cơ đốt trong Do đó, để nâng cao hiệu quả của việc chống

ô nhiễm môi trường do phương tiện vận tải gây ra, chúng ta cần tác động đến nhiên liệu Sử dụng nguồn nhiên liệu khí để chạy động cơ ngoài việc đa dạng hóa nguồn năng lượng còn góp phần đáng kể vào việc giải quyết vấn đề ô nhiễm môi trường

do động cơ đốt trong gây ra

2.5.2.5 Hạn chế của những phương pháp vừa nêu trên

+ Phụ thuộc công nghệ chế tạo xe tại Việt Nam

+ Giá thành và nhu cầu thực tế

+ Chính sách

+ Cơ sở hạ tầng

+ Thói quen sử dụng nhiên liệu truyền thống