Thiết kế cải tạo xe gắn máy chạy bằng xăng thành xe gắn máy hybrid lpg điện

Đề tài trình bày tổng quan về vấn đề nghiên cứu và giới thiệu về xe gắn máy hybrid Khảo sát tổng quát hệ thống truyền động sử dụng trên xe chọn để cải tạo mà cụ thể là xe Honda LEAD 110 Fi đời 2009 Từ việc lựa chọn phương án bố trí tối ưu đi đến tính toán lực kéo khi sử dụng động cơ điện động cơ nhiệt và khi kết hợp cả hai cùng làm việc Kết quả của quá trình thực nghiệm phân tích lựa chọn các phương án để cải tạo và lắp đặt động cơ điện ở phía trước Tiếp theo là tiến hành lắp đặt các chi tiết và bộ phận lên xe sau khi đã chọn phương án bố trí khoa học tối ưu để đảm bảo tận dụng được không gian của xe cũng như tăng được tính thẩm mỹ cho xe sau cải tạo

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA CƠ KHÍ GIAO THÔNG

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ CHUYÊN NGÀNH: CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC

ĐỀ TÀI:

THIẾT KẾ CẢI TẠO XE GẮN MÁY CHẠY BẰNG XĂNG THÀNH XE GẮN MÁY HYBRID LPG –

ĐIỆN (THIẾT KẾ TRUYỀN ĐỘNG CƠ KHÍ)

Người hướng dẫn: PGS TS TRẦN THANH HẢI TÙNG

Sinh viên thực hiện: NGUYỄN VĂN NGUYÊN

Số thẻ sinh viên: 103140035

Lớp: 14C4A

Đà Nẵng, 06/2019

Tên đề tài: Thiết kế cải tạo xe gắn máy chạy bằng xăng thành xe gắn máy hybrid

LPG – Điện (Thiết kế truyền động cơ khí)

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Nguyên

Số thẻ sinh viên: 103140035 Lớp: 14C4A

Đề tài trình bày tổng quan về vấn đề nghiên cứu và giới thiệu về xe gắn máy hybrid Khảo sát tổng quát hệ thống truyền động sử dụng trên xe chọn để cải tạo mà cụ thể là

xe Honda LEAD 110 Fi đời 2009 Từ việc lựa chọn phương án bố trí tối ưu, đi đến tính toán lực kéo khi sử dụng động cơ điện, động cơ nhiệt và khi kết hợp cả hai cùng làm việc Kết quả của quá trình thực nghiệm phân tích, lựa chọn các phương án để cải tạo

và lắp đặt động cơ điện ở phía trước Tiếp theo là tiến hành lắp đặt các chi tiết và bộ phận lên xe sau khi đã chọn phương án bố trí khoa học, tối ưu để đảm bảo tận dụng được không gian của xe cũng như tăng được tính thẩm mỹ cho xe sau cải tạo Vận hành chạy thử để có những so sánh, đánh giá giữa việc sử dụng nhiên liệu LPG và xăng ban đầu Đánh giá khả năng vận hành bằng điện, bằng nhiên liệu LPG và khi kết hợp cả hai

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

KHOA CƠ KHÍ GIAO THÔNG

CỘNG HÒA XÃ HÔI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Thiết kế cải tạo xe gắn máy chạy bằng xăng thành xe gắn máy hybrid LPG – Điện

(Thiết kế truyền động cơ khí)

2 Đề tài thuộc diện: ☐ Có ký kết thỏa thuận sở hữu trí tuệ đối với kết quả thực hiện

3 Các số liệu và dữ liệu ban đầu:

Theo tài liệu xe Honda Lead 110 Fi

4 Nội dung các phần thuyết minh và tính toán:

Chương 1 TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU

1.1 Mục đích, ý nghĩa khoa học của đề tài

1.2 Vấn đề năng lượng và môi trường hiện nay

1.3 Giới thiệu về xe hybrid và xu hướng phát triển của ô tô - xe máy hybrid trong tương lai

1.4 Tổng quan về xe gắn máy hybrid LPG – Điện

1.5 Ưu, nhược điểm của động cơ hybrid LPG – Điện so với động xăng ban đầu 1.6 Kết luận

Chương 2 KHẢO SÁT TỔNG QUÁT XE HONDA LEAD 110 Fi

2.1 Giới thiệu chung về xe Honda LEAD 110 Fi

2.2 Các thông số kỹ thuật của xe

2.3 Sơ đồ bố trí tổng thể ban đầu

2.4 Khảo sát hộp số vô cấp sử dụng trên xe Honda LEAD 110 Fi

2.5 Khảo sát ly hợp xe Honda LEAD 110 Fi

2.6 Kết luận

Chương 3 TÍNH TOÁN LỰC KÉO ĐỘNG CƠ CỦA XE HYBRID LPG – ĐIỆN 3.1 Tính toán lực kéo khi sử dụng động cơ điện

3.2 Tính toán lực kéo khi sử dụng động cơ nhiệt

3.3 Tính toán lực kéo của động cơ khi sử dụng kết hợp động cơ điện và động cơ nhiệt

3.4 Kết luận

Chương 4 QUÁ TRÌNH THIẾT KẾ VÀ CẢI TẠO XE GẮN MÁY HYBRID 4.1 Bố trí lắp đặt động cơ điện ở phía trước

4.2 Thiết kế, gia công ống lót nối trục của chảng ba

4.3 Thiết kế, gia công mặt bích để lắp đặt đĩa phanh

4.4 Kết luận

Chương 5 LẮP ĐẶT CÁC CHI TIẾT VÀ BỘ PHẬN LÊN XE SAU KHI CẢI TẠO 5.1 Lắp đặt hệ thống động cơ điện

5.3 Kiểm tra, lắp lại vỏ xe, thử xe và đánh giá

4 Bản vẽ chi tiết ống lót nối trục chảng ba A3 01

5 Bản vẽ chi tiết mặt bích lắp đặt đĩa phanh A3 01

6 Mô hình sản phẩm: Mẫu xe máy Hybrid LPG-Điện

7 Họ tên người hướng dẫn: PGS.TS TRẦN THANH HẢI TÙNG

8 Ngày giao nhiệm vụ đồ án: 25/02/2019

Ngày nay, cùng với sự phát triển của Khoa học – Kỹ thuật thì phương tiện giao thông cũng ngày càng trở nên đa dạng Tuy nhiên, chủ yếu vẫn là phương tiện giao thông

sử dụng động cơ đốt trong Đây chính là những loại phương tiện phát ra một lượng lớn khí thải độc hại ra môi trường Bên cạnh đó, nhiên liệu hóa thạch ngày càng trở nên cạn kiệt bởi sự khai thác bừa bãi của con người Để có biện pháp khắc phục những vấn đề trên đòi hỏi phải có một loại phương tiện tham gia giao thông vừa giảm phát thải ô nhiễm môi trường, vừa tiết kiệm năng lượng bền vững và lâu dài

Nắm bắt được điều này, nhóm chúng em đã cùng nhau thực hiện đề tài Thiết kế cải tạo xe gắn máy chạy bằng xăng thành xe gắn máy hybrid LPG – Điện Với đề tài này,

chúng ta vừa tiết kiệm được năng lượng nhờ vận hành bằng điện, vừa giảm được lượng phát thải ra môi trường Đề tài được thực hiện với các tiêu chí: tiết kiệm năng lượng, thân thiện với môi trường, gọn gàn và có tính thẩm mỹ cao

Em xin chân thành cảm ơn sự hướng dẫn và góp ý tận tình của thầy PGS TS Trần Thanh Hải Tùng, thầy GS TSKH Bùi Văn Ga và thầy ThS Võ Anh Vũ trong khoảng thời gian nhóm thực hiện đồ án Trong suốt quá trình làm đồ án sẽ không tránh

khỏi sai sót do kiến thực còn hạn chế, chúng em rất mong nhận được sự góp ý của quý thầy cô để chúng em có thể hoàn thành sản phẩm của mình tốt hơn

Em xin chân thành cảm ơn!

Tôi xin cam đoan số liệu và kết quả thực hiện nghiên cứu, cải tạo trong đồ án này là trung thực Những phần sử dụng tài liệu tham khảo trong đồ án đã được nêu rõ trong phần tài liệu tham khảo Mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận văn này đã được cảm

ơn và các thông tin trích dẫn trong luận văn đã được chỉ rõ nguồn gốc rõ ràng và được phép công bố Nếu có sai sót gì xảy ra tôi xin chịu hoàn toàn trách nhiệm và chịu mọi

kỷ luật của bộ môn và nhà trường đề ra

Sinh viên thực hiện

Nguyễn Văn Nguyên

MỤC LỤC

Tóm tắt

Nhiệm vụ đồ án tốt nghiệp

Lời nói đầu i

Cam đoan ii

Mục lục iii

Danh sách các bảng biểu, hình vẽ và sơ đồ v

Danh sách các ký hiệu, chữ viết tắt viii

Trang MỞ ĐẦU 1

Chương 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU 2

1.1 Mục đích, ý nghĩa khoa học của đề tài 2

1.2 Vấn đề năng lượng và môi trường hiện nay 2

1.2.1 Vấn đề về năng lượng 2

1.2.2 Vấn đề về môi trường 12

1.3 Giới thiệu về xe hybrid và xu hướng phát triển của ô tô – xe máy hybrid trong tương lai 15 1.3.1 Giới thiệu về xe hybrid 15

1.3.2 Xu hướng phát triển của ô tô – xe máy hybrid trong tương lai 17

1.4 Tổng quan về xe gắn máy hybrid LPG – Điện 18

1.5 Ưu, nhược điểm của động cơ hybrid LPG – Điện so với động cơ xăng ban đầu .18

1.5.1 Ưu điểm 18

1.5.2 Nhược điểm 18

1.6 Kết luận 19

Chương 2: KHẢO SÁT TỔNG QUÁT XE HONDA LEAD 110 Fi 20

2.1 Giới thiệu chung về Honda LEAD 110 Fi 20

2.2 Các thông số kỹ thuật của xe 21

2.3 Sơ đồ bố trí tổng thể ban đầu 22

2.4 Hộp số vô cấp sử dụng trên xe 22

2.4.1 Sơ đồ cấu tạo 23

2.4.2 Nguyên lý hoạt động 24

2.5 Khảo sát đặc điểm ly hợp xe Honda LEAD 110 Fi 25

2.5.2 Nguyên lý hoạt động 27

2.6 Kết luận 28

Chương 3: TÍNH TOÁN LỰC KÉO ĐỘNG CƠ CỦA XE HYBRID LPG – ĐIỆN 29

3.1 Tính toán lực kéo động cơ khi sử dụng động cơ điện 29

3.2 Tính toán lực kéo động cơ khi sử dụng động cơ nhiệt 30

3.2.1 Tính chọn động cơ nhiệt 30

3.2.2 Tính toán tính năng xe gắn máy khi chạy bằng động cơ nhiệt 31

3.3 Tính toán lực kéo của động cơ khi sử dụng kết hợp động cơ điện và động cơ nhiệt 36

3.4 Kết luận 37

Chương 4: QUÁ TRÌNH THỰC NGHIỆM THIẾT KẾ VÀ CẢI TẠO XE GẮN MÁY HYBRID 38

4.1 Bố trí lắp đặt động cơ điện ở phía trước 38

4.1.1 Cải tạo phuộc để lắp trục bánh xe điện 38

4.1.2 Cải tạo chảng ba để lắp đặt bánh xe động cơ điện 39

4.2 Thiết kế ống lót nối trục của chảng ba 41

4.3 Thiết kế mặt bích để lắp đặt đĩa phanh 42

4.4 Kết luận 44

Chương 5: LẮP ĐẶT CÁC CHI TIẾT VÀ BỘ PHẬN LÊN XE SAU KHI CẢI TẠO 45

5.1 Lắp đặt hệ thống động cơ điện phía trước 45

5.1.1 Lắp đặt hệ thống phanh đĩa 45

5.1.2 Lắp đặt bánh xe động cơ điện 46

5.1.3 Gá đặt ắc quy 48

5.2 Lắp đặt hệ thống LPG 50

5.2.1 Bố trí gá đặc bộ phụ kiện GATEC-27 50

5.2.2 Bố trí lắp đặt bình chứa LPG 52

5.3 Kiểm tra, lắp đặt lại vỏ xe, thử xe và đánh giá 53

5.3.1 Kiểm tra, lắp đặt lại vỏ xe 53

5.3.2 Thử xe và đánh giá 53

5.4 Kết luận 54

KẾT LUẬN 55

TÀI LIỆU THAM KHẢO 57

Bảng 2.1 Thông số kỹ thuật của xe Honda LEAD 110 Fi 2009

Bảng 3.1 Kết quả tính toán lực kéo theo vận tốc chuyển động của xe

Bảng 3.2 Thông số kỹ thuật động cơ nhiệt

Bảng 3.3 Kết quả tính toán mô men và công suất

Bảng 3.4 Biến thiên của tỷ số truyền hộp số vô cấp theo tốc độ động cơ

Bảng 3.5 Kết quả tính toán động lực học động cơ nhiệt

Bảng 3.6 Kết quả tính toán lực kéo khi kết hợp hai nguồn động lực

Bảng 5.1 Thông số ắc quy

Bảng 5.2 Kết quả đánh giá thực nghiệm

Hình 1.1 Mức tiêu thụ các nguồn năng lượng của thế giới 1970 – 2025 (Đơn vị nghìn triệu triệu BTU)

Hình 1.2 Nhà máy điện hạt nhân

Hình 1.3 Ô tô Aspire của Ford sử dụng khí nén tự nhiên (CNG)

Hình 1.4 Sản xuất và ứng dụng của năng lượng sinh khối

Hình 1.5 Quy trình khai thác điện địa nhiệt

Hình 1.6 Nhà máy thủy điện

Hình 1.7 Tuabin gió

Hình 1.8 Mô hình ô tô sử dụng năng lượng mặt trời

Hình 1.9 Mô hình khai thác điện từ năng lượng thủy triều

Hình 1.10 Khai thác điện từ sóng biển

Hình 1.11 Ô nhiễm môi trường từ quá trình công nghiệp hóa

Hình 1.12 Diện tích rừng ngày càng bị thu hẹp

Hình 1.13 Lượng khí thải CO2 sinh ra do sử dụng năng lượng hóa thạch (Đơn vị tỷ tấn) Hình 1.14 Cấu tạo xe hybrid nối tiếp (trái) và song song (phải)

Hình 1.15 Toyota Prius Hybrid 1997

Hình 1.16 Ô tô Toyota Prius Plug-In Hybrid (trái) và xe tay ga Honda PCX Hybrid (phải)

Hình 2.1 Honda LEAD 110 Fi 2009

Hình 2.2 Sơ đồ bố trí tổng thể ban đầu trên xe LEAD

Hình 2.3 Hộp số vô cấp trang bị trên xe Honda LEAD

Hình 2.4 Sơ đồ hộp số vô cấp khảo sát trên xe Honda LEAD

Hình 2.5 Sơ đồ nguyên lý hoạt động của hộp số vô cấp

Hình 2.7 Vỏ nồi ly hợp

Hình 2.8 Bộ guốc ma sát và đĩa guốc văng

Hình 2.9 Trục trung tâm

Hình 2.10 Sơ đồ nguyên lý hoạt động của ly hợp ly tâm

Hình 3.1 Đồ thị đặc tính lực kéo của xe máy điện

Hình 3.2 Đồ thị đặc tính tốc độ của động cơ nhiệt

Hình 3.3 Đồ thị lực kéo của động cơ nhiệt

Hình 3.4 Đồ thị lực kéo của động cơ nhiệt và động cơ điện

Hình 3.5 Đồ thị lực kéo khi kết hợp cả động cơ điện và động cơ nhiệt

Hình 4.1 Phuộc trước sử dụng trên xe Honda LEAD trước khi cải tạo

Hình 4.2 Phuộc trước sau khi cải tạo

Hình 4.3 Đệm chữ L để chống xoay trục

Hình 4.4 Phương án cải tạo chảng ba bằng cách nối phuộc

Hình 4.5 Chảng ba cũ (trái) và chảng ba mới (phải)

Hình 4.6 Bản vẽ kết cấu chảng ba cũ (trái) và mới (phải)

Hình 5.1 May ơ và đĩa phanh của bánh xe (trước) trước khi cải tạo

Hình 5.2 Mặt bích được gắn trên bánh xe điện để lắp đĩa phanh

Hình 5.3 Đĩa phanh sau khi lắp trên phần may ơ của mặt bích

Hình 5.4 Lắp phuộc vào chảng ba mới sau khi cải tạo

Hình 5.5 Lắp bánh xe điện lên phuộc

Hình 5.6 Lắp đặt lại cụm piston của hệ thống phanh đĩa

Hình 5.7 Ắc quy dùng để cấp nguồn cho động cơ điện

Hình 5.8 Phương án bố trí ắc quy ở cốp xe

Hình 5.9 Phương án bố trí ắc quy ở vị trí đặt bình xăng trước khi cải tạo

Hình 5.10 Phần không gian để bố trí gá đặt ắc quy động cơ điện

Hình 5.11 Thiết kế giá đỡ gá đặt ắc quy (trái) và chế tạo giá đỡ ắc quy (phải)

Hình 5.12 Thay thế bình xăng (trái) thành bộ ắc quy cung cấp cho động cơ điện (phải) Hình 5.13 Bộ phụ kiện GATEC-27

Hình 5.14 Bố trí bộ phụ kiện GATEC-27

Hình 5.15 Phương án bố trí bình chứa LPG ở cốp xe

Hình 5.17 Lắp đặt lại vỏ xe sau khi cải tạo Hình 5.18 Chạy thực nghiệm trên đường phố

LPG : (Liquefied Petroleum Gas) Khí dầu mỏ hóa lỏng

BTU : (British Thermal Unit) Đơn vị nhiệt Anh

CNG : (Compressed Natural Gas) Khí đốt nén tự nhiên

FK [N] : Lực kéo tiếp tuyến

FL [N] : Lực cản lăn

FG [N] : Lực cản gió

FQ [N] : Lực quán tính

PC [W] : Công suất cản ở bánh xe

vmax [m/s] : Vận tốc cực đại của xe

ηt : Hiệu suất của hệ thống truyền động

Me [N.m] : Mô men xoắn của động cơ

ꞷe [rad/s] : Tốc độ góc của động cơ

ꞷM [rad/s] : Tốc độ góc ứng với mô men xoắn cực đại của động cơ

kM : Hệ số thích ứng của động cơ theo mô men xoắn

Pmax [W] : Công suất cực đại của động cơ

a, b, c : Hằng số Lây-đéc-man

Mkbx [N.m] : Mô men kéo ở bánh xe chủ động

it : Tỷ số truyền của hệ thống truyền lực

FkĐCĐT [N] : Lực kéo của động cơ đốt trong

FkĐCĐ(vĐCĐT) [N] : Lực kéo của động cơ điện theo vận tốc của động cơ đốt trong

FkƩ [N] : Lực kéo tổng

MỞ ĐẦU

Đề tài được nghiên cứu và thực hiện trên thực trạng ô nhiễm môi trường do khí thải

từ các phương tiện giao thông gây ra, đặc biệt là phương tiện xe gắn máy Bên cạnh đó

là vấn đề cạn kiệt nguồn năng lượng hóa thạch do việc khai thác một cách bừa bãi Nhận thấy được điều đó, chúng em đã nghiên cứu và đưa ra giải pháp vừa giảm thiểu được vấn đề ô nhiễm môi trường do khí thải từ phương tiện xe gắn máy, đồng thời tận dụng được nguồn năng lượng sạch, giảm lượng tiêu thụ năng lượng hóa thạch trong tương lai

đó là nghiên cứu và cải tạo xe gắn máy chạy bằng xăng thành xe gắn máy hybrid LPG – Điện

Nghiên cứu và cải tạo được thực hiện trên mẫu xe Honda LEAD 110 Fi nhờ những

ưu điểm của dòng xe này là tính phổ biến, khoang chứa đồ rộng rãi và phù hợp với vóc dáng của người dân Việt Nam Từ mẫu xe nguyên bản ban đầu, lựa chọn bố trí lắp đặt một động cơ điện, động cơ điện được cấp nguồn từ 4 bình ắc quy mắc trực tiếp với điện

áp làm việc là 48V Động cơ nhiệt chuyển đổi từ sử dụng nhiên liệu xăng sang LPG và vẫn có thể sử dụng xăng khi cần thiết Một mạch sạc lại cho ắc quy 48V được bố trí ở phần hông xe để tận dụng nguồn năng lượng của động cơ điện khi phanh, khi đổ dốc và khi chạy hoàn toàn bằng LPG Cấu trúc của đề tài như sau:

- Tổng quan về đề tài nghiên cứu

- Khảo sát tổng quát xe gắn máy cải tạo

- Lựa chọn phương án bố trí tối ưu và tính toán bền khung xe

- Tính toán, lựa chọn phương án cấp LPG

- Tính toán động học, động lực học các nguồn động lực

- Thực nghiệm cải tạo, lắp đặt và vận hành thực nghiệm sản phẩm

- So sánh, đánh giá kết quả thực nghiệm

Chương 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU

1.1 Mục đích, ý nghĩa khoa học của đề tài

Hiện nay lượng xe gắn máy ở nước ta chẳng những không có xu hướng giảm bớt

mà ngày càng gia tăng Trong tương lai sắp tới, đây vẫn là phương tiện di chuyển chủ yếu của người dân Việt Nam vì tính cơ động và thuận tiện, giá cả lại phù hợp với túi tiền của người dân lao động nước ta Vấn đề đau đầu nhất đối với các cơ quan quản lý nhà nước là vấn đề cạn kiệt nguồn năng lượng và ô nhiễm môi trường

Đã có rất nhiều nghiên cứu và giải pháp được đưa ra nhằm hạn chế các vấn đề này

đó là sử dụng tiến bộ của khoa học, công nghệ Các giải pháp được đánh giá tốt nhất hiện nay là sử dụng pin nhiên liệu (Fuel Cell Vehicle) và ô tô hybrid (lai) nhiệt – điện

Ô tô, xe máy sử dụng pin nhiên liệu có ưu điểm lớn đó là hoàn toàn không gây ô nhiễm môi trường nhưng hiện nay vấn đề lưu trữ đang còn là trở ngại Ô tô, xe máy hybrid kết hợp được ưu điểm của động cơ điện và động cơ nhiệt đồng thời hạn chế được những nhược điểm của chúng nên tạo ra được hiệu suất cao và giảm phát thải ô nhiễm Do đó, công nghệ xe lai đang được các nhà sản xuất ô tô, xe máy tập trung nghiên cứu và phát triển

Hiểu được vấn đề này, chúng em đã tập trung nghiên cứu và phát triển xe gắn máy

sử dụng động cơ hybrid LPG – Điện với mong muốn rằng sự kết hợp này sẽ làm giảm phát thải ô nhiễm môi trường và tiết kiệm nhiên liệu bền vững, lâu dài

1.2 Vấn đề năng lượng và môi trường hiện nay

1.2.1 Vấn đề về năng lượng

1.2.1.1 Năng lượng truyền thống

Hiện nay, tất cả các nước trên thế giới từ các nước tiên tiến đến các nước đang phát triển và chậm phát triển rất đau đầu về vấn đề cạn kiệt nguồn nhiên liệu truyền thống Tình hình nguồn nhiên liệu dầu mỏ hiện nay không ổn định, giá dầu thường thay đổi lớn theo những biến động chính trị, khó dự báo Tính từ năm 1973 đến nay thế giới đã trải qua 5 lần khủng hoảng giá dầu:

- Đặc biệt năm 2004 một sự khủng hoảng dầu mỏ lớn nhất từ trước đến nay, giá dầu tăng đến mức kỷ lục 60 USD/thùng, đến năm 2005 giá dầu lên đến hơn 70 USD/thùng

Khi mà nguồn nhiên liệu truyền thống ngày càng dần cạn kiệt thì việc đòi hỏi sử dụng một nguồn năng lượng thay thế lâu dài là vấn đề cần sớm được giải quyết

Hình 1.1 Mức tiêu thụ các nguồn năng lượng của thế giới 1970 – 2025 (Đơn vị nghìn

triệu triệu BTU)

1.2.1.2 Năng lượng thay thế

Ở một thế giới mà sự bất ổn của cả xã hội và thiên nhiên càng ngày càng gia tăng như hiện nay thì vấn đề năng lượng là một vấn đề nóng hổi rất được quan tâm Nguồn năng lượng hóa thạch xưa nay vẫn đc coi là chủ chốt đang dần tở nên khan hiếm và cũng

là nguyên nhân gây ra nhiều bất động, tranh chấp giữa các quốc gia trên thế giới Trong khi đó theo như các nhà khoa học dự đoán, với tốc độ khai thác và sử dụng nguồn tài nguyên hóa thạch như hiện nay thì trong vòng vài thế kỷ nữa con cháu chúng

ta sẽ phải gánh chịu những hậu quả nghiêm trọng về cạn kiệt nguồn nhiên liệu hóa thạch

Từ đó, nhu cầu về các nguồn năng lượng thay thế càng trở nên cấp thiết hơn, càng ngày càng có nhiều dự án nghiên cứu năng lượng thay thế được khởi động và phát triển ở khắp nơi trên thế giới Tuy nhiên không phải tất cả chúng đều thích hợp để phát triển trong tương lai Một số nguồn năng lượng thay thế được cho là khả thi nhất trong thời điểm hiện nay có thể kể đến là:

a Năng lượng hạt nhân

Năng lượng hạt nhân là một loại công nghệ hạt nhân được thiết kế để tách năng lượng có ích từ hạt nhân nguyên tử thông qua các lò phản ứng hạt nhân có kiểm soát Phương pháp duy nhất được sử dụng hiện nay là phân hạch hạt nhân, mặc dù các phương pháp khác có thể bao gồm tổng hợp hạt nhân và phân rã phóng xạ Trong năm 2007, có

tới 14% sản lượng điện trên thế giới đến từ năng lượng hạt nhân, trong số đó đối với Hoa Kì, Pháp và Nhật Bản là 56,5% sản lượng điện Trên thế giới hiện nay có khoảng gần 450 lò phản ứng điện hạt nhân hoạt động rải rác trên 31 quốc gia Trong toàn Liên minh châu Âu, năng lượng hạt nhân cung cấp 30% nhu cầu điện

Những người ủng hộ năng lượng hạt nhân cho rằng điện hạt nhân là một nguồn năng lượng bền vững , làm giảm lượng khí thải carbon và tăng cường an ninh năng lượng bằng cách giảm sự phụ thuộc vào dầu mỏ Họ cũng nhấn mạnh rằng rủi ro có thể giảm hơn nữa nếu sử dụng các công nghệ mới nhất Tuy nhiên một số nhà phê bình cho rằng điện hạt nhân là nguồn năng lượng nguy hiểm Mặc dù vậy, đối với các nước phương Tây thì nó được nhìn nhận như là một cách khả thi để đạt được sự độc lập năng lượng

Hình 1.2 Nhà máy điện hạt nhân

Do các tạp chất này có thể làm giảm nhiệt trị và đặc tính của khí thiên nhiên, chúng

thường được tách ra khỏi khí thiên nhiên trong quá trình tinh lọc khí và được sử dụng làm sản phẩm phụ

Đây được cho là một giải pháp thay thế phần nào nhiên liệu hóa thạch như xăng, dầu diesel Một ưu điểm rất lớn nữa là quá trình đốt cháy khí nén sẽ không thải ra khí gây hiệu ứng nhà kính, đó là một lợi ích lớn đối với môi trường Ngày nay khí tự nhiên được sử dụng song song với nhiên liệu xăng trên một số dòng xe ô tô Do giá xăng dầu ngày càng tăng nên loại xe này cũng ngày càng được ưa chuộng Ý là nước có số lượng

xe sử dụng khí nén thiên nhiên nhiều nhất trên thế giới, thứ hai là Canada Ngoài ra New Zealand cũng là vùng đất của CNG sau những cuộc khủng hoảng giá dầu mỏ

Hình 1.3 Ô tô Aspire của Ford sử dụng khí nén tự nhiên (CNG)

c Năng lượng sinh khối

Sinh khối là dạng nhiên liệu sinh học từ sinh vật sống, đa số là các cây trồng hay nguyên liệu có nguồn gốc từ thực vật Được xem là nguồn năng lượng tái tạo, năng lượng sinh khối có thể dùng trực tiếp, gián tiếp một lần hay chuyển thành dạng năng lượng khác như năng lượng sinh học Sinh khối có thể chuyển thành năng lượng theo ba cách: chuyển đổi nhiệt, chuyển đổi hóa học, và chuyển đổi sinh hóa Về mặt lịch sử, con người đã khai thác các sản phẩm có nguồn gốc từ năng lượng sinh khối khi họ bắt đầu dùng củi và cỏ khô để nhóm lửa sưởi ấm Ngày nay, thuật ngữ này có thể hiểu theo hai nghĩa Nghĩa thứ nhất, sinh khối là vật liệu cây trồng dùng để tạo ra điện năng (dùng turbin hơi hoặc nén khí), hoặc tạo ra nhiệt (thông qua việc đốt trực tiếp) Sinh khối cũng

có thể bao gồm các chất thải phân hủy sinh học có thể được đốt cháy thành nhiên liệu Nguồn sinh khối công nghiệp được được phát triển từ nhiều loại thực vật bao gồm

Miscanthus, cỏ, cây gai dầu, ngô, cây dương, cây liễu, cây lúa miến, mía và một số loài cây khác

Sản xuất sinh khối là một ngành công nghiệp khá phát triển và đang ngày càng được quan tâm hơn Hiện nay tại Hoa Kì, năng lượng sinh khối hàng năm sản xuất khoảng 0,5% sản lượng điện Nhà máy điện New Hope là nhà máy điện sinh khối lớn nhất Bắc

Mỹ Việc phát triển năng lượng sinh khối sẽ giúp giảm sự phụ thuộc vào dầu mỏ trong tương lai

Hình 1.4 Sản xuất và ứng dụng của năng lượng sinh khối

d Năng lượng địa nhiệt

Năng lượng địa nhiệt là năng lượng được tách ra từ nhiệt trong lòng Trái Đất Nó

có nguồn gốc từ sự hình thành ban đầu của hành tinh, từ các hoạt động phân hủy phóng

xạ, năng lượng mặt trời được bề mặt trái đất hấp thụ Để trích xuất nguồn năng lượng này là một điều không khó, từ thời La Mã cổ đại người ta đã tận dụng nó để nung đồ, tắm … Ở thời nay, nó chủ yếu để tạo ra điện Đây được coi là nguồn năng lượng hiệu quả, đáng tin cậy và thân thiện với môi trường Vấn đề duy nhất của nó là sự phụ thuộc vào khu vực địa lý đối với các khu vực gần ranh giới các mảng kiến tạo Các tiến bộ khoa học kỹ thuật gần đây đã từng bước mở rộng phạm vi và quy mô của nguồn tài nguyên tiềm năng này, đặc biệt là các ứng dụng trực tiếp như sưởi ấm nhà Các giếng địa nhiệt có khuynh hướng giải phóng khí thải gây hiệu ứng nhà kính bị giữ sâu trong lòng đất nhưng sự phát thải này thấp hơn nhiều so với việc đốt nhiên liệu hóa thạch

Nhà máy địa nhiệt lớn nhất trên thế giới được đặt tại California, Hoa Kì Đến năm

2004, một số quốc gia như Kenya, Philippines, Iceland và Costa Rica đã tạo ra 15% sản lượng điện từ các nguồn năng lượng địa nhiệt Năng lượng địa nhiệt không cần nhiên liệu nên cũng không mất chi phí cho nhiên liệu, tuy nhiên đầu tư ban đầu lại khá cao Việc thăm dò tài nguyên ban đầu cũng đem lại rủ ro về mặt tài chính tương đối cao Tuy nhiên nếu khai thác được thì một nhà máy có thể cung cấp năng lượng cho một thành phố lớn Hiện nay, năng lượng địa nhiệt đã được tạo ra ở 24 nước trên thế giới và một

số vùng tiềm năng đang được đánh giá để phát triển

Hình 1.5 Quy trình khai thác điện địa nhiệt

e Năng lượng bức xạ

Nguồn năng lượng từ bức xạ tự nhiên có thể cung cấp năng lượng tương đương điện năng với chỉ 1% chi phí bình thường Nhà khoa học Nikola Tesla đã luôn tin tưởng rằng năng lượng tồn tại xung quanh chúng ta và có thể được khai thác Loại năng lượng này

có thể khai thác từ môi trường hoặc chiết xuất từ điện bình thường bằng phương pháp phân đoạn

f Thủy điện

Thủy điện là nguồn năng lượng có từ nước Chúng có được phần lớn nhờ thế năng của nước được tích tại các đập làm quay một số tuabin nước và máy phát điện Hệ thống thủy điện quy mô nhỏ có thể được đặt ở các sông nhỏ, suối và các nhà máy lớn thường

ở vùng có các dòng nước lớn, sông chảy xiết Các nhà máy thuỷ điện cũng có tuổi thọ lớn hơn các nhà máy nhiệt điện và một số nhà máy thuỷ điện đang hoạt động hiện nay

đã được xây dựng từ 50 đến 100 năm trước Chi phí nhân công cũng thấp bởi vì các nhà máy này được tự động hoá cao và có ít người làm việc tại chỗ khi vận hành thông thường Hiện nay thủy điện sản xuất ra khoảng 19% sản lượng điện trên thế giới và là một trong những nguồn nhiên liệu mang tính chủ chốt Đa số các dự án thủy điện cung cấp điện cho mạng lưới điện công cộng nhưng cũng có một số ít được tạo ra nhằm phục vụ các doanh nghiệp công nghiệp cụ thể

Mặt trái của thủy điện là dù không tiêu thụ nhiên liệu, không xả ra khí thải độc hại với môi trường, nhưng nó cũng tàn phá nặng nề môi trường sinh thái ở một số phương diện khác nhau

Hình 1.6 Nhà máy thủy điện

g Năng lượng gió

Năng lượng gió là sự chuyển hóa năng lượng gió qua các tuabin gió thành các nguồn năng lượng hữu ích cho con người Các trang trại gió với quy mô lớn hiện nay thường được kết nối với các hệ thống truyền tải lưới điện địa phương Ở một số khu vực bị cô lập, đây cũng là hình thức được đưa vào sử dụng để cung cấp nguồn điện năng chủ yếu Các trang trại gió thường được xây dựng trên một diện tích rộng lớn kết hợp nông nghiệp hoặc chăn thả gia súc Đây được coi là nguồn năng lượng thay thế có tác động ít nhất đối với môi trường Dù cho tới bây giờ thì gió mới sản xuất khoảng 1,5% năng lượng điện trên toàn thế giới nhưng nó vẫn đang phát triển nhanh chóng đặc biệt trong khoảng thời gian gần đây Tại Đan Mạch, điện từ năng lượng gió chiếm tới khoảng 19% sản lượng, ở Tây Ban Nha và Bồ Đào Nha là 11% và ở Đức khoảng 7%

Trong lịch sử, năng lượng gió đã từng được sử dụng trực tiếp để đẩy tàu thuyền hoặc chuyển đổi thành năng lượng cơ học giúp nghiền hạt, bơm nước,… Tới hiện đại thì ứng dụng chủ yếu của nó là sản xuất điện Tính tới năm 2008, Châu Âu đi đầu thế giới trong việc phát triển năng lượng gió ở ngoài khơi Ngoài ra Hoa Kì và Trung Quốc cũng đang xúc tiến để phát triển mạnh mẽ nguồn năng lượng này ở các khu vực tiềm năng như Great Plains tại Mỹ và Tân Cương – Nội Mông Cổ tại Trung Quốc

Hình 1.7 Tuabin gió

h Năng lượng mặt trời

Đây chính là là một trong những nguồn năng lượng được biết tới, sử dụng và tuyên truyền nhiều nhất trên thế giới Nó đã được con người khai thác từ thời cổ đại cho tới bây giờ Nguồn năng lượng này có thể tái tạo được và cho tới bây giờ chúng ta mới chỉ

sử dụng một phần rất nhỏ của năng lượng mặt trời có sẵn Hiện tại công nghệ khai thác năng lượng mặt trời đang phát triển nhanh chóng Người ta cũng có thể thu được điện

từ mặt trời qua cách trực tiếp sử dụng tấm quang điện (PV), hoặc gián tiếp bằng cách sử dụng điện mặt trời tập trung (CSP) Hệ thống CSP sử dụng ống kính, gương và các hệ thống theo dõi để tập trung một khu vực rộng lớn của ánh sáng mặt trời vào một chùm nhỏ PV chuyển đổi ánh sáng thành dòng điện bằng cách sử dụng hiệu ứng quang điện Nhìn về tương lai, có thể nói nguồn năng lượng mặt trời sẽ là một trong những nguồn năng lượng chủ chốt, có tính ứng dụng và thay thế cao nhất Hiện tại một số loại

xe ô tô sử dụng năng lượng mặt trời cũng đã được phát triển và hoàn toàn có khả năng

đưa vào đời sống Ngoài ra rất nhiều nơi trên thế giới đã tận dụng nguồn nhiệt từ mặt trời để sưởi ấm, đun nước, làm mát không gian, nấu ăn,…

Hình 1.8 Mô hình ô tô sử dụng năng lượng mặt trời

i Năng lượng thủy triều

Nguồn năng lượng thủy triều chủ yếu được chuyển hóa thành nguồn điện năng Sức mạnh được tạo ra bởi các máy phát điện thủy triều rất thân thiện với môi trường và ít gây ảnh hưởng tới hệ sinh thái môi trường Chúng hoạt động tương tự như những tuabin gió, nhiều tuabin được xây dưới nước và sức mạnh của dòng nước sẽ giúp chúng tạo ra năng lượng Mặc dù hiện tại chưa được biết tới rộng rãi nhưng đây là một nguồn năng lượng có tiềm năng để tạo ra điện năng trong tương lai Và so với năng lượng gió hay mặt trời thì nguồn năng lượng này dễ dự đoán hơn

Trong lịch sử, một số các nhà máy năng lượng thủy triều đã được đưa vào hoạt động trên vùng bờ biển Đại Tây Dương của Hoa Kỳ và Châu Âu Năng lượng thủy triều đã được tận dụng từ thời Trung Cổ và La Mã Các lực thủy triều được tạo ra bởi mặt trăng

và mặt trời kết hợp cùng sự quay của trái đất Hiện nay, một công ty năng lượng của Anh đã xây dựng một trại năng lượng thủy triều đầu tiên trên thế giới tại ngoài khơi Pembrokshire – Xứ Wales Theo như tính toán, bước đầu trại năng lượng này có 8 tuabin nước, mỗi cái cao tới 25m rộng 15m và cung cấp được điện năng sử dụng cho 5000 hộ gia đình Trại năng lượng này đã được khởi công từ mùa hè năm 2008 và bắt đầu đi vào hoạt động từ năm 2010 Trong tương lai, cũng có nhiều kế hoạch phát triển nguồn năng lượng mới mẻ này sắp thực thi, đặc biệt ở các nước phát triển có nguồn đầu tư lớn

Hình 1.9 Mô hình khai thác điện từ năng lượng thủy triều

j Năng lượng sóng biển

Tuy cùng có xuất xứ từ đại dương nhưng năng lượng sóng không được khai thác ngầm dưới lòng biển như năng lượng thủy triều mà ở bề mặt biển – nơi có những ngọn sóng mạng mẽ nhất Nguồn năng lượng này rất hữu ích, nó có thể được sử dụng để biến thành điện năng, khử muối nước, bơm nước vào các hồ chứa,… Tuy nhiên vấn đề chính

là ở việc khai thác nguồn năng lượng này không dễ Chúng ta còn rất khó khăn trong việc đoán được hướng sóng và diễn biển trên mặt biển Một trang trại năng lượng sóng

đã được tạo ra và sử dụng tại Châu Âu Nó sử dụng bộ chuyển đổi nổi Pelamis – thiết bị nổi sẽ tạo ra năng lượng thông qua chuyển động cơ học từ đỉnh và đáy những con sóng Tuy nhiên những con sóng không có quy luật ngày đêm như thủy triều hay sự xoay vòng

ổn định của các dòng hải lưu nên mặc dù người ta đã biết đến từ lâu nhưng đến giờ nó vẫn chưa được khai thác rộng rãi

Trang trại năng lượng sóng đầu tiên trên thế giới là ở Bồ Đào Nha, ở đó bao gồm có

3 thiết bị Pelamis 750 kilowat Tại Hoa Kì cũng đang có một dự án xây dựng một trại năng lượng sóng tai Reedsport thuộc tiểu bang Oregon Dự án mới mẻ này sẽ sử dụng công nghệ PowerBuoy gồm các bộ phao chuyển đổi năng lượng, Sự lên xuống của sóng

sẽ tạo ra năng lượng cơ học, được chuyển đổi điện năng qua thiết bị đặc biệt và truyền tới bờ

Hình 1.10 Khai thác điện từ sóng biển

1.2.2 Vấn đề về môi trường

1.2.2.1 Vấn đề môi trường toàn cầu

Trong những năm gần đây, chúng ta thường nghe những tin tức mới như băng hà đang lùi dần, băng vĩnh cửu đang tan, hay diện tích băng ở Bắc Băng Dương đang thu hẹp lại, mức nước biển đang dâng cao, triều cường ở Thành phố Hồ Chí Minh ngày càng nhiều và ngập sâu hơn, giữa tháng 3 năm nay (2011), ở Sa Pa tuyết rơi và Hà Nội lạnh dưới 10oC Tất cả những tin tức đó nói lên Trái đất của chúng ta đang có những thay đổi bất thường, mà từ trước đến nay chưa từng thấy Hơn nữa, trong khoảng chục năm gần đây, nhiều thiên tai xảy ra một cách bất thường, như hạn hán, lũ lụt, bão tố, thời tiết nóng hay lạnh bất thường tại nhiều vùng trên thế giới, gây thiệt hại rất nặng nề, nhất là những nước nghèo thuộc vùng nhiết đới Chúng ta cũng tự hỏi có điều gì đó bất trắc đã xảy ra trên Trái đất, ngôi nhà chung của chúng ta Hiện nay, chúng ta đang sống trong một thế giới có nhiều biến đổi lớn về môi trường: khí hậu biến đổi, nhiệt độ quả đất đang nóng lên, mực nước biển đang dâng lên, sự xâm nhập của các loài ngoại lai ngày càng nhiều, các hệ sinh thái như rừng, đất ngập nước đang bị co hẹp lại và phân cách nhau, tốc độ mất mát các loài ngày càng gia tăng, ô nhiễm môi trường ngày càng nặng nề, dân

số tăng nhanh, sức ép của công nghiệp hóa và thương mại toàn cầu ngày càng lớn (Jennifer, 2010)

Hình 1.11 Ô nhiễm môi trường từ quá trình công nghiệp hóa

Loài người đang phải đối mặt với thảm họa cạn kiệt tài nguyên thiên nhiên, môi trường sống bị ô nhiễm, nhiều bệnh tật mới xuất hiện và phát triển, thiên tai ngày càng nặng nề Tất cả những thảm họa đó và cả những hiện tượng bất thường về thời tiết trong những năm qua tại nhiều vùng trên thế giới đã gây tác hại vô cùng nghiêm trọng có nguyên nhân chính là do các hoạt động của con người Có thể nói là sự phát triển kinh

tế với sự tiêu thụ nhiều nhiên liệu hóa thạch đã làm tăng lượng khí nhà kính trong khí quyển, do đó làm nhiệt độ mặt đất đã và đang tăng lên, gây ra hiện tượng nóng lên toàn cầu Sự nóng lên toàn cầu này có thể nói là đã gây ra những thay đổi bất thường về khí hậu và cũng là nguyên nhân của các thiên tai bất 4 thường trên thế giới, đồng thời cũng

vì thế mà nguồn lương thực và nguồn nước đang bị giảm sút và hậu quả là sự gia tăng

số người phải từ bỏ quê hương tìm nơi khác để kiếm sống trên toàn thế giới

Một mặt khác, dân số thế giới cũng đang gia tăng một cách nhanh chóng và để nuôi sống số dân tăng lên, cần thêm nhiều lương thực, vì thế mà phải có thêm đất để trồng trọt và chăn nuôi Nguồn nước cần thiết cho nông nghiệp cũng phải gia tăng, đang làm cho sông ngòi, hồ ao bị cạn kiệt và nguồn nước ngầm cũng giảm sút dần Hơn thế nữa,

để phát triển nông nghiệp, diện tích rừng nhiệt đới lại bị thu hẹp lại Mất rừng nhiệt đới làm cho “lá phổi” của Trái đất hay “cái nôi của sự sống” không những bị tàn phá tại nhiều vùng, mà còn làm ảnh hưởng đến chế độ khí hậu toàn cầu Sự khủng hoảng về môi trường toàn cầu hiện nay có thể nói là đã bị che lấp hay bị ngụy trang bằng những phúc lợi trước mắt có được từ sự phát triển kinh tế Có lẽ đa số chúng ta quanh năm đang phải lo nghĩ đến cuộc sống hàng ngày mà ít chú ý đến những gì đang xảy ra về vấn

đề môi trường Thực ra, chúng ta đang dồn Trái đất, ngôi nhà chung của chúng ta, đến

những giới hạn chịu đựng cuối cùng của nó, đồng thời, đang đưa chúng ta đến tương lai không sáng sủa Để cứu lấy Trái đất, cứu lấy bản thân chúng ta, chúng ta phải xem xét lại một cách nghiêm túc cách thức mà chúng ta đã phát triển trong thời gian qua, rút những kinh nghiệm thất bại và thành công để xây dựng một cuộc sống tốt đẹp hơn và bền vững cho bản thân chúng ta và cho các thế hệ mai sau

Hình 1.12 Diện tích rừng ngày càng bị thu hẹp

1.2.2.2 Thách thức đối với ngành công nghiệp ô tô

Chất lượng không khí hiện nay trên thế giới bị ô nhiễm đến mức báo động, mà trong

đó khí thải của động cơ đốt trong chính là các tác nhân chủ yếu gây nên ô nhiễm không khí Không khí gọi là ô nhiễm khi thành phần của nó bị thay đổi hay khi có hiện diện của những chất lạ gây ra những tác hại mà khoa học chứng minh được hay gây ra sự khó chịu đối với con người Các tác hại của các chất ô nhiễm trong khí xả động cơ đốt trong

có thể làm cho cơ thể bị thiếu Oxy, nhức đầu, chóng mặt, buồn nôn, gây viêm, ho, khó thở và làm hủy hoại các tế bào cơ quan hô hấp, mất ngủ, gây ra căn bệnh ung thư máu, gây rối loạn hệ thần kinh, gây ra các bệnh về gan và làm trẻ em chậm phát triển trí tuệ Ngoài ra khí thải động cơ còn làm thay đổi nhiệt độ khí quyển và ảnh hưởng đến môi trường sinh thái

Để giải quyết hai vấn đề trên thì đã có không ít nghiên cứu từ các hãng ô tô lớn như Toyota, Honda, Một trong những nghiên cứu được xem là hiệu quả nhất là sử dụng pin nhiên liệu (Fuel Cell) và ô tô lai điện – nhiệt (hybrid) Tuy nhiên do vấn đề về lưu trữ

khí hydrogen (H2) nên hiện nay công nghệ pin nhiên liệu vẫn chưa được ứng dụng rộng rãi Vì vậy việc sử dụng ô tô, xe gắn máy hybrid (lai) nhiệt – điện vừa giúp giảm thiểu lượng khí thải độc hại ra môi trường vừa tiết kiệm nhiêu liệu một cách bền vững

Hình 1.13 Lượng khí thải CO2 sinh ra do sử dụng năng lượng hóa thạch (Đơn vị tỷ

tấn)

1.3 Giới thiệu về xe hybrid và xu hướng phát triển của ô tô – xe máy hybrid trong tương lai

1.3.1 Giới thiệu về xe hybrid

Hybrid là dòng xe sử dụng hệ động cơ tổ hợp có sự kết hợp từ hai nguồn năng lượng trở lên mà thường thấy nhất là động cơ đốt trong kết hợp động cơ điện Hai động cơ này phối hợp với nhau giúp xe vận hành tốt ở các điều kiện đường xá và giảm mức tiêu hao nhiên liệu cũng như khí thải Sự kết hợp hoạt động giữa động cơ đốt trong và động cơ điện phải được tính toán và sắp xếp sao cho tối ưu Một bộ điều khiển sẽ quyết định khi nào động cơ đốt trong hoạt động, khi nào động cơ điện hoạt động và khi nào cả hai cùng hoạt động

Công nghệ hybrid là một giải pháp rất hữu hiệu trong việc giải quyết các vấn đề về nhiên liệu và môi trường Việc ứng dụng công nghệ hybrid trên ô tô, xe máy trong tương lai giúp giải thiểu lượng phát thải các chất gây ô nhiễm môi trường đồng thời giúp tiết kiệm nhiên liệu đáng kể

Nền tảng xe hybrid được biết đến với ba dạng kết hợp chính:

1.3.1.1 Hybrid nối tiếp

Hybrid nối tiếp (series hybrid) là loại sử dụng mô tơ điện dẫn động trực tiếp tới bánh

xe Động cơ đốt trong chỉ có nhiệm vụ chạy máy phát điện Đây là dạng nguyên sơ của động cơ hybrid Do khả năng vận hành không tốt, cũng như hiệu quả năng lượng ở mức vừa phải, nên dạng hybrid này hiện nay không còn sử dụng phổ biến

Hình 1.14 Cấu tạo xe hybrid nối tiếp (trái) và song song (phải)

1.3.1.2 Hybrid song song

Hybrid song song (Parallel Hybrid) là động cơ đốt trong cung cấp lực kéo cho các bánh xe Động cơ điện chỉ đóng vai trò hỗ trợ cho động cơ xăng, khi chiếc xe cần gia tốc nhanh Ngoài ra, nếu lượng pin còn lại đủ lớn, động cơ điện sẽ thay thế động cơ xăng

để hoạt động trong điều kiện xe di chuyển chậm, không cần nhiều sức mạnh Trong điều kiện này, việc sạc lại pin đến từ hệ thống tái tạo năng lượng từ lực phanh (Regenerative Braking) chứ không đến từ mô tơ điện Những mẫu xe trang bị hybrid song song cho khả năng vận hành tốt, nhưng hiệu quả nhiên liệu chỉ được cải thiện một phần

1.3.1.3 Hybrid nối tiếp - song song

Hybrid nối tiếp - song song (series-parallel hybrid) là loại kết hợp cả hai loại trên, đây cũng là cơ cấu hybrid phức tạp và có chi phí sản xuất cao nhất Nhờ bộ chia công suất, năng lượng từ động cơ đốt trong và động cơ điện được biến thiên liên tục và bổ trợ cho nhau giúp chiếc xe có hiệu quả hoạt động tốt nhất Cơ cấu hoạt động luân phiên giúp cụm pin trên xe hầu như lúc nào cũng được sạc đầy Xe có thể vận hành bởi chế độ lái thuần động cơ điện (EV-mode), rất hữu ích khi di chuyển trong điều kiện giao thông đông đúc Đây là dạng xe lai hybrid tiên tiến và sử dụng nhiều trên các mẫu xe hybrid hiện nay

Mẫu xe hybrid thương mại đầu tiên bán ra trên thế giới là Toyota Prius Hybrid vào tháng 12.1997 Đến nay, hầu hết các hãng xe hơi lớn trên thế giới đều có các dòng sản phẩm hybrid bởi dòng xe này có đặc điểm như: khả năng tiết kiệm nhiên liệu, thân thiện môi trường, vận hành mạnh mẽ nhưng lại rất yên tĩnh Điều này vô cùng quan trọng trong xu hướng sử dụng xe tiết kiệm nhiên liệu và thân thiện môi trường hiện nay của nhân loại

Hình 1.15 Toyota Prius Hybrid 1997

1.3.2 Xu hướng phát triển của ô tô – xe máy hybrid trong tương lai

Ngày nay, quá trình công nghiệp hóa, hiện đại hóa diễn rất nhanh trên toàn cầu cùng với sự gia tăng “chóng mặt” của dân số thế giới, kéo theo đó là nhu cầu di chuyển, vận tải hàng hóa tăng theo, đồng nghĩa tiêu dùng nhiên liệu (xăng, dầu) cũng tăng nên một điều chắc chắn là nguồn xăng, dầu sẽ cạn kiệt trong tương lai không xa Vì thế, việc tiết kiệm nhiên liệu và năng lượng luôn là yếu tố hàng đầu được đặt ra cho mỗi quốc gia trên thế giới, đặc biệt là ngành công nghiệp ô tô, xe máy Giải pháp được các nhà sản xuất ô tô, xe máy lớn trên thế giới đưa ra là chế tạo những mẫu xe tiết kiệm tối ưu nhiên liệu

Đã có rất nhiều giải pháp đưa ra nhằm giải quyết vấn đề này như sử dụng pin nhiên liệu trên ô tô, xe máy hay sử dụng động cơ lai (hybrid) nhiệt – điện Việc sử dụng pin nhiên liệu là tối ưu nhất vì hoàn toàn không có khí thải độc hại ra môi trường, tuy nhiên

do vấn đề lưu trữ nên công nghệ này vẫn chưa thể ứng dụng rộng rãi Và sự lựa chọn được xem là tối ưu nhất đến thời điểm hiện tại là sử dụng động cơ hybrid (lai) nhiệt – điện vừa giảm thiểu được lượng khí thải gây ô nhiễm môi trường vừa tiết kiệm nhiên liệu Chính vì vậy, xe hybrid được xem là xu hướng phát triển của ô tô và xe máy trong tương lai

Hình 1.16 Ô tô Toyota Prius Plug-In Hybrid (Trái) và xe tay ga Honda PCX Hybrid (Phải).

1.4 Tổng quan về xe gắn máy hybrid LPG – Điện

Xe gắn máy hybrid LPG – Điện là sự kết hợp lắp đặt một động cơ điện lên một chiếc

xe gắn máy sử dụng động cơ nhiệt truyền thống Đồng thời thay đổi từ sử dụng nhiên liệu xăng sang sử dụng nhiên liệu khí hóa lỏng LPG

Khi hoạt động ở chế độ động cơ điện, xe vừa có khả năng vận hành êm ái không gây ra tiếng ồn lại giúp tiết kiệm nhiên liệu Khi sử dụng ở chế độ động cơ nhiệt, việc

sử dụng nhiên liệu khí hóa lỏng LPG giúp giảm thiểu lượng khí thải độc hại ra môi trường Ngoài ra, việc kết hợp hoạt động cùng lúc động cơ điện và động cơ nhiệt giúp cho việc tăng tốc, vượt dốc và kéo tải dễ dàng hơn

Có thể nói rằng xe gắn máy hybrid sẽ là xu hướng phát triển mạnh của xe máy trong tương lai không xa

1.5 Ưu, nhược điểm của động cơ hybrid LPG – Điện so với động cơ xăng ban đầu

1.5.1 Ưu điểm

Ưu điểm đầu tiên của xe hybrid không thể không nhắc đến là thân thiện với môi trường Xe hybrid LPG – Điện không phát thải ô nhiễm khi chạy bằng điện, khi chạy bằng LPG thì mức độ phát thải ô nhiễm của nó tối đa bằng 20% mức độ phát thải của

xe chạy bằng xăng cùng cỡ

Ưu điểm thứ hai của xe hybrid LPG – Điện là tiết kiệm nhiên liệu Tiết kiệm nhiên liệu cũng đồng nghĩa với việc tiết kiệm khoản chi phí cho xăng dầu, đặc biệt đối với người thường xuyên sử dụng xe để đi làm hàng ngày

Xe gắn máy hybrid LPG – Điện là giải pháp phù hợp với nước ta về phương diện bảo vệ môi trường và an ninh năng lượng Việc đầu tư sản xuất loại xe này sẽ tạo ra sản phẩm công nghiệp đặc thù của Việt Nam và hứa hẹn một thị trường tiêu thụ rộng lớn trên thế giới

1.5.2 Nhược điểm

Nhược điểm thứ nhất của những chiếc xe hybrid là giá ban đầu thường cao Mặc dù người lái có thể tiết kiệm nhiên liệu nhưng giá mua của một chiếc hybrid thường cao hơn một chiếc xe truyền thống, một phần do công nghệ của nó, những lợi ích về tiết kiệm nhiên liệu và được bán ra như một chiếc xe thân thiện với môi trường

Nhược điểm thứ hai của xe hybrid LPG – Điện là chi phí bảo dưỡng cao, phứt tạp

và cần phải mang chiếc xe hybrid của mình vào hãng để bảo dưỡng

Lượng lưu trữ nhiên liệu LPG không nhiều như việc lưu trữ xăng, dầu

1.6 Kết luận

Xe hybrid nói chung và xe gắn máy hybrid nói riêng là phương tiện không còn xa

lạ gì đối với các nước phát triển, tuy nhiên đối với đa phần người tiêu dùng phổ thông Việt Nam thì đây vẫn còn là một điều khá mới Chính vì vậy, việc đẩy mạnh các hoạt động nghiên cứu phát triển ô tô, xe gắn máy hybrid là thực sự cần thiết để phục vụ cho nhu cầu đi lại trong tương lai Bên cạnh đó nên có các chính sách hỗ trợ nhằm khuyến khích các doanh nghiệp đầu tư trong lĩnh vực này Xe hybrid thực sự mang lại những lợi ích to lớn, vừa giảm thiểu ô nhiễm môi trường, vừa tiết kiệm nhiên liệu Đó là tất cả những gì mà các nhà sản xuất xe ô tô, xe máy cũng như các nước thế giới đang hướng đến

Chương 2: KHẢO SÁT TỔNG QUÁT XE HONDA LEAD 110 Fi

2.1 Giới thiệu chung về Honda LEAD 110 Fi

Xe Lead đầu tiên ra mắt vào năm 1982 tại Nhật Bản với 2 phiên bản động cơ 50c

và 80cc, tuy nhiên tại thị trường Việt Nam, xe tay ga Honda Lead chính thức ra mắt vào tháng 12/2008 với định vị nhắm vào phân khúc xe tay ga hạng sang, được bán ra chính thức thị trường Việt Nam ngày 02/01/2009

Điểm mạnh của dòng xe này chính là cốp xe 37 lít siêu rộng ngay từ đầu đã tạo ra

sự cạnh tranh rất lớn đối với các đối thủ trên thị trường, và đến nay xe Lead vẫn giữ vững vị trí số 1 trong số các dòng xe tay ga cốp rộng nhất trên thị trường

Dòng tay ga Lead đời đầu được trang bị động cơ 108cc, làm mát bằng dung dịch với bộ tản nhiệt tích hợp cùng công nghệ 4 thì truyền động tự động gọn, nhẹ danh tiếng của Honda luôn đảm bảo sự cân bằng hoàn hảo giữa khả năng vận hành êm ái và hiệu quả tiết kiệm nhiên liệu

Honda Lead 2009 cũng được trang bị hệ thống phun xăng điện tử PGM-Fi Bộ điều khiển trung tâm ECU, hệ thống phanh kết hợp và lốp không săm an toàn

Hình 2.1 Honda LEAD 110 Fi 2009

2.2 Các thông số kỹ thuật của xe

Bảng 2.1 Thông số kỹ thuật của xe Honda LEAD 110 Fi 2009

Thông tin chung

Động cơ và hộp số

Công suất cực đại 8,85 HP (6,5kW) ở 7500 vòng/phút

Khung xe, hệ thống treo, phanh và bánh xe

Hệ thống treo trước Phuộc ống lồng 33mm, hành trình trục

Các thông số kích thước và trọng lượng

2.3.Sơ đồ bố trí tổng thể ban đầu

Hình 2.2 Sơ đồ bố trí tổng thể ban đầu trên xe LEAD

2.4 Hộp số vô cấp sử dụng trên xe

Honda LEAD 110 Fi được trang bị hộp số có tỷ số truyền biến thiên vô cấp (gọi tắt

là hộp số vô cấp)

Hiện nay, hầu hết các mẫu xe tay ga nói chung và hãng Honda nói riêng đều trang

bị hộp số vô cấp nhờ có các ưu điểm như:

- Dễ vận hành

- Tăng tốc mượt mà, êm ái và không có hiện tượng giật khi chuyển số như ở hộp số truyền thống

- Trọng lượng nhẹ vì có cấu tạo đơn giản

Hình 2.3 Hộp số vô cấp trang bị trên xe Honda LEAD